Japon bilim insanları akümülatör dünyasında devrim yarattı: Lityum-kükürtl pil geliştirildi

Japonya teknoloji dünyasında büyük yankı uyandıran bir keşif gerçekleştirildi. Tohoku Üniversitesi araştırmacıları, lityum-iyon pillerden birkaç kat daha verimli ve daha ucuz olan yeni nesil lityum-kükürtl akümülatörü geliştirdi. Bu buluşun, modern elektrikli araçların ve cihazların çalışma süresini kökten değiştirmesi bekleniyor. Bu konuda Ixbt.com haber veriyor.

Lityum-kükürtl piller uzun süredir lityum-iyon muadillerine ana rakip olarak görülmektedir. Temel avantajları — yüksek enerji kapasitesi ve üretimde nispeten ucuz ve doğada bol bulunan kükürtün kullanılmasıdır. Ancak şu ana kadar "polisülfid shuttle" etkisi, yani elektrotlar arasındaki parçacıkların yanlış hareketi nedeniyle bu tür piller hızla gücünü kaybederdi.

TUS-44 malzemesi: Sorunun yenilikçi çözümü

Japon bilim insanları bu sorunu çözmek için kovalent organik iskelet (COF) ve grafen karışımından oluşan TUS-44 adlı hibrit malzemeyi oluşturdular. ixbt.com'a göre, bu yeni katman yalnızca bir bariyer işlevi görmüyor, aynı zamanda istenmeyen parçacıkları kimyasal olarak bağlayarak akümülatördeki elektrokimyasal reaksiyonların kararlılığını sağlıyor.

Laboratuvar testleri sonuçları şaşırtıcı değerler kaydetti. Yeni malzemeyle donatılmış akümülatörün başlangıç kapasitesi 1455,7 mA·saat/g olarak gerçekleşti. En önemlisi, 1000 kez şarj ve deşarj döngüsünden sonra bile enerji kaybı oranı her döngü için yalnızca 0,034 yüzde olarak gerçekleşti. Bu, pilin yıllar boyunca verimliliğini neredeyse kaybetmediği anlamına geliyor.

Bir diğer önemli husus — enerjinin özgül yoğunluğu. Araştırmacılar tarafından oluşturulan prototip akümülatör 674 W·saat/kg enerji yoğunluğu sergiledi. Karşılaştırma için, günümüzde seri üretilen en gelişmiş lityum-iyon pillerde bu değer genellikle 250-300 W·saat/kg civarındadır. Yani yeni teknoloji, aynı hacimde iki kattan fazla enerji depolama imkanı sunuyor.

Bu keşif yalnızca akıllı telefonlar için değil, elektrikli araçlar sanayisi için de son derece önemlidir. Lityum-kükürtl piller seri üretime entegre edilirse, Tesla veya BMW gibi markaların elektrikli araçları tek şarjla şu ankinin iki katı daha uzun mesafe kat edebilecektir. Ayrıca kükürtün ucuzluğu nihai ürün fiyatının düşmesine de hizmet edecektir.

Araştırma yazarlarının vurguladığına göre, moleküler tasarıma dayalı bu yaklaşım daha dayanıklı ve kapasiteli akümülatörler yaratma yolunu açıyor. Şu anda bilim insanları bu teknolojiyi endüstriyel ölçekte uygulama ve üretim süreçlerini optimize etme üzerinde çalışmaktadırlar.