Pillerde bir sonraki büyük yenilik Lityum-metal olabilir

Lityum iyon piller ilk kez 1991 yılında bir Sony video kamerada tanıtıldı. Daha sonra hayatlarımızda devrim yarattılar. Çok yönlü piller artık küçük tıbbi implantlar ve akıllı telefonlardan forkliftlere ve pahalı elektrikli arabalara kadar her şeyi güçlendiriyor. Ve yine de, lityum iyon teknolojisi hala benzinli arabaların yerinitamamen alacak kadar güçlü değil ya da güneş ve rüzgar gücünün büyük enerji depolama probleminiçözecek kadar ucuz .

Massachusetts merkezli bir şirket olan Pellion Technologies’in CEO’su Dave Eaglesham, şirketin, pil endüstrisini teknolojik bozulmanın bir sonraki aşamasına getirecek lityum iyonun ötesine geçtiğine inanıyor. O ve meslektaşları, araştırmacıların yıllardır mücadele ettiği bir şeyi başardılar: güvenilir bir şarj edilebilir lityum- metal pil ürettiler .

Diğer girişimlerin yıllar boyunca lityum-metal pillerle ilgili çeşitli iddialarda bulunmasına rağmen, hiçbiri henüz geliştirme veya test aşamalarını geçmiş değil; Pellion, Şubat ayından beri bataryalarını en az bir alıcıya satıyor.

Pellion’un bataryası, geleneksel bir lityum-iyon bataryanın enerjisinin neredeyse iki katını toplayabilir, bu da örneğin bir drone’nun havada geçirebileceği zamanı iki katına çıkarır. Enerji yoğunluğundaki% 100’lük artış, pil endüstrisinin şu anda ortalama olan% 10’luk bir artışla karşılaştırıldığında bir adım değişikliğidir. Pellion, erken sınırlamaların üstesinden gelirse, pilleri, bugün 400 km’lik bir üst sınır yerine, bir Tesla otomobilini tek bir şarjla 800 km’ye (500 mil) çıkarma potansiyeline sahiptir.

Bir pivot hikayesi

Lityum-iyon pil, lityumun “iyonları” olarak da bilinen yüklü atomların kullanımı için adlandırılır. Akü olarak iki elektrot (anot ve katot) arasındaki iyonlar yüklenir ve boşaltılır.

Bu teknolojinin sınırlamalarından biri, bir lityum iyonunun sadece tek bir pozitif yük taşımasıdır. Teoride, sadece iki pozitif yük taşıyan magnezyum iyonları kullanmak, bataryada çok daha fazla enerji depolamak anlamına gelir. 2011 yılında MIT’de doktora sonrası bir öğrenci olan Robert Doe ve daha sonra denetlemekte olan profesör Gerd Ceder, Magnezyum İyon batarya inşa etme amacı ile Pellion’u kurdu. İki yıl içinde, Pellion laboratuarda çalışan bir prototip vardı. Ama çok fazla problemi vardı. Batarya çalışmasına rağmen, lityum iyon bataryaların tutarlılığı ile şarj ve deşarj gibi basit şeylerle eşleşmiyordu.

İşte o zaman Eaglesham CEO olarak katıldı. “Dünyanın en iyi magnezyum piline sahibiz, ancak bunu nasıl etkileyici bir ürün haline getireceğimi göremedim” diyor. Ancak, Eaglesham, çalışan bir prototip oluşturma sürecinde Pellion’un, şarj edilebilir piller için sektörün uzun süredir devam eden zorluklarından birini çözdüğünü fark etti: anotu güvenli bir şekilde bir metalin içine nasıl koyabilirsiniz.

Lityum ve magnezyum gibi enerji açısından zengin metaller yüksek oranda reaktif olma eğilimindedir. Ayrıca, enerji yoğun bir elektrolitle dolu bir pil, sistemi daha da tehlikeli hale getirir. Patlayan Samsung Galaxy Note 7’yi hatırlıyor musunuz?

Bu yüzden tipik lityum-iyon piller, grafit, bir karbon formu olan anotlar kullanırlar. Fakat grafit anotlar her bir altı karbon atomu için sadece bir lityum atomunu depolayabilir. Grafiti tamamen lityum atomlarından oluşan bir anotla (lityum-metal anot olarak) değiştirin ve hücrenizde çok fazla yer kapladınız.

Bu yıl Ocak ayında yayınlanan bir çalışmada , ABD İleri Araştırma Projeleri Ajansı – Enerji (ARPA-E) program müdürü Paul Albertus, bu grafiği kullanarak daha fazla enerji yoğunluğunu bir lityum-metal pilin nasıl olabileceğini gösterdi: