Bunun için uygun olan seçeneklerden biri hafif elemandan yapılmış önemli bir bileşene sahip lityum metal piller olacaktır. Bu, aynı bileşen grafitten yapılmış yaygın olarak kullanılan lityum iyon pillere göre onlara daha fazla depolama kapasitesi sağlar.
Lityum metal piller, aynı boyuttaki lityum iyon pillerden daha fazla enerji depolayabilmelerine rağmen, aynı zamanda daha hızlı bozulurlar, bu da kaç kez şarj edip deşarj olabileceklerini sınırlar. Ancak araştırmacılar, pilin ömrünü önemli ölçüde uzatarak hasarlı malzemeyi gerçekten geri yükleyebilen yeni bir şarj etme tekniği buldular. Şarj edilebilir lityum bazlı bir pil şarj olurken ve boşalırken, lityum iyonları pozitif yüklü katot ile negatif yüklü anot arasında ileri geri hareket eder. Ancak zamanla, küçük reaktif malzeme parçaları anodun gövdesine kilitlenemez. Pilin içinde, kayıp parçalar, şimdiye kadar çoğu araştırmacının etkin olmadığını düşündüğü küçük lityum "adaları" oluşturuyor. Stanford Üniversitesi araştırmacıları, bu izole edilmiş bitlerin, pil şarj olurken ve boşalırken fiziksel olarak ileri geri hareket ederek elektriksel olarak yanıt verebildiğini keşfettiler.
Bilim adamları, adaların izole edilmiş lityum ve anot arasında yeniden elektriksel bir bağlantı kurmaya yetecek kadar kıpırdadığını keşfettiler. Pil tamamen dolduktan sonra az miktarda elektriği hemen boşaltarak malzemeyi tekrar bir araya getirebileceklerini fark ettiler. Çalışmanın baş yazarı ve Stanford malzeme bilimcisi Fang Liu, "Elektrik bağlantısını yeniden kurmak için [kayıp lityumun] anoda doğru büyümesini bu şekilde teşvik ediyoruz" diyor. Bu protokol kullanılarak bir lityum metal test pili şarj edildiğinde, standart şarj edilen bir pilden yüzde 29 daha uzun süre dayanan daha fazla şarj döngüsü gerçekleştirebilir. Çalışmaya dâhil olmayan Princeton Üniversitesi elektrokimya ve malzeme bilimcisi Kelsey Hatzell, bulgunun lityum metal pillerin temel anlayışına katkıda bulunduğunu söylüyor. "İzole edilmiş lityum metalinin dinamiklerini gözlemlemek çok zor" diyor ve araştırmacıların "mekanizmaları ayrıştırmaya başlamak için pek çok ilgi çekici deney tasarladıklarını" ekliyor. Bununla birlikte, pratik uygulamaların çok uzakta olabileceğini belirtiyor; bu piller, şarj edilebilir pillerin katlanmak zorunda olduğu binlerce şarj döngüsünden hâlâ yetersiz kalıyor.
Stanford araştırmacıları, lityum metal pil ömrünü en üst düzeye çıkarmak için şarj yöntemlerini daha da geliştirmeyi umuyor. Ayrıca, lityum iyon pillerin kullanılabilirliğini artıracak bir şarj protokolü üzerinde çalışıyorlar. Kıdemli yazar ve Stanford malzeme bilimcisi Yi Cui, "[Bu çalışmayı] pil alanı -lityum-iyon, lityum-metal için büyük bir keşif olarak değerlendireceğim" diyor.
Kaynak
