Kendinizi lityum pillerin patlamasından nasıl korursunuz?

1972 yılında Exxon7 pozitif elektrot olarak TiS8, negatif elektrot olarak Li metali ve elektrolit olarak dioksolan içindeki lityum perklorat kullanan büyük bir projeye girişti. TiS2, çok uygun katmanlı tipte bir yapıya sahip olan, o zamanlar mevcut olan en iyi interkalasyon bileşiğiydi. Sonuçlar hazır literatürde yayınlandıkça, bu çalışma daha geniş bir kitleyi ikna etti. Ancak pozitif elektrodun kusursuz çalışmasına rağmen sistem uygulanabilir değildi. Kısa süre sonra Li-metal/sıvı elektrolit kombinasyonunun eksiklikleriyle karşılaştı; metal sonraki her deşarj-şarj döngüsü sırasında yeniden kaplandığından düzensiz (dendritik) Li büyümesi (Şekil 2a), bu da patlama tehlikelerine yol açtı. Bir alaşım yerine Li metalini Al ile değiştirmek dendrit problemini çözdü2 ancak daha sonra tartışıldığı gibi, alaşım elektrotları çalışma sırasında hacimdeki aşırı değişiklikler nedeniyle yalnızca sınırlı sayıda döngüde hayatta kaldı. Bu arada, Bell Laboratuarlarında oksitlerin, daha ağır kalkojenitlere9, 10 yönelik ilk ilgilerinin yanı sıra, daha yüksek kapasite ve voltajlar sağladığını fark etmesiyle interkalasyon malzemelerinde önemli ilerlemeler meydana geldi. Üstelik, yalnızca düşük boyutlu malzemelerin yeterli iyon difüzyonunu sağlayabileceği yönündeki önceden inanılan inanç, çerçeve yapısının (V11O6) mükemmel bir şekilde çalıştığının kanıtlanmasıyla ortadan kalktı13. Daha sonra Goodenough ve arkadaşları, LixMO12 (burada M, Co, Ni veya Mn'dir)2, 13 ile neredeyse yalnızca günümüz pillerinde hala kullanılan bileşik ailelerini önerecektir.
Son olarak, daha önceki bulgulardan yararlanarak20, 21, karbonlu malzemede22 oldukça geri dönüşümlü, düşük voltajlı Li interkalasyon-deinterkalasyon prosesinin keşfi (dikkatle seçilmiş elektrolitlerin kullanılması şartıyla), C/LiCoO2 sallanan sandalye hücresinin yaratılmasına yol açtı. Haziran 1991'de Sony Corporation tarafından pazarlanmıştır (ref. 23). Bu tip Li-iyon pil, 3.6 V'u aşan bir potansiyele (alkalin sistemlerin üç katı) ve 120-150 W h kg-1 (normal Ni-Cd pillerin iki ila üç katı) kadar yüksek gravimetrik enerji yoğunluklarına sahiptir. günümüzün yüksek performanslı taşınabilir elektronik cihazlarının çoğunda bulunur.
İkinci yaklaşım24, sıvı elektrolitin kuru bir polimer elektrolitle değiştirilmesini içeriyordu (Şekil 3a), bu da Li katı polimer elektrolit (Li-SPE) pilleri olarak adlandırılan pillerin ortaya çıkmasına yol açtı. Ancak bu teknoloji, 80 °C'ye kadar sıcaklıklar gerektirdiğinden taşınabilir cihazlarla değil, büyük sistemlerle (elektrikli çekiş veya yedek güç) sınırlıdır. Bundan kısa bir süre sonra birkaç grup, Li metalinin kullanımından kaynaklanan tehlikeler olmadan polimer elektrolit teknolojisinin avantajlarından yararlanmayı umarak bir Li hibrit polimer elektrolit (Li-HPE) pil25 geliştirmeye çalıştı. 'Hibrit', elektrolitin üç bileşen içerdiği anlamına geliyordu: sıvı solvent ve bir tuzla şişmiş bir polimer matris (Şekil 3b). Valence ve Danionics gibi şirketler bu polimer pillerin geliştirilmesine dahil oldu, ancak Li-metal dendritler hâlâ bir güvenlik sorunu olduğundan HPE sistemleri hiçbir zaman endüstriyel ölçekte hayata geçirilmedi.
Sıvı Li-iyon pillerin elde ettiği son ticari başarıyı polimer teknolojisinin sunduğu üretim avantajlarıyla birleştirmek amacıyla Bellcore araştırmacıları, sıvı Li-iyon sisteminde polimerik elektrolitleri tanıttı26. Plastik Li iyon (PLiON) adı verilen ve alışılagelmiş madeni para, silindirik veya prizmatik tip hücre konfigürasyonlarından oldukça farklı olan ilk güvenilir ve pratik şarj edilebilir Li-ion HPE pili geliştirdiler (Şekil 4). Şekil çok yönlülüğü, esneklik ve hafiflik sunan bu tür bir ince film pil teknolojisi, 1999'dan bu yana ticari olarak geliştirilmektedir ve elektronik minyatürleştirmeye yönelik devam eden trendde birçok potansiyel avantaja sahiptir. Son olarak, plastik Li-iyon konseptinden türetilen 'yeni nesil' bağlı sıvı-elektrolit Li-iyon hücreler pazara girmeye başlıyor. Kafa karıştırıcı bir şekilde Li-ion polimer piller olarak adlandırılan bu yeni hücreler, P(VDF-HFP) bazlı membran (yani, bir plastik Li-iyon hücrelerinde kullanılan viniliden diflorürün heksafloropropilen ile kopolimeri.

Obamot yazdı:Saniyeler içinde şarj edilebilen dev apartmanlar ne zaman olacak?

bernardd yazdı:Bolloré bile lityum pillerin tehlikesine dikkat çekiyor:
tüm otomotiv endüstrisi lityum iyon teknolojisini tercih ederken, Breton lityum metal polimer teknolojisini tercih etti. Bay Bolloré'ye göre lityum iyon sıvıdır. Piller 60 dereceden itibaren ısınmaya başlar ve bu nedenle alev alabilir.

Lityum metal-polimer için durum böyle değil."

Boeing'in en son ürününün kullanım dışı kalmasına neden olan lityum iyon pil arızalarının sonuçları, küresel hava taşımacılığı üzerinde de yankı uyandırıyor.

Boeing, soruşturmanın ilerlediğini söylüyor ancak B787 Dreamliner'ın pillerindeki arızanın nedenleri yavaş yavaş ortaya çıkıyor. NTSB (Amerikan BEA) ve onun Japon muadili JTSB, henüz fenomeni anlamadan bir "termal kaçak" olduğunu kaydetti. Sonuçları hava taşımacılığıyla bağdaşmayan, lityum iyon piller yandığında oksijen açığa çıkararak yangının devam etmesini sağlar (makalemizi okuyun). Boston itfaiyecilerinin Japan Airlines B787'deki yangını söndürmesi iki saat sürdü. Ve yerdeydiler...

Boeing, Seattle'da B787 ile uçuş testlerine devam etmek istiyor. Yükseklik ve titreşim nedeniyle pillerin davranışının yer simülasyonları sırasında gözlemlenenlerden farklı olması mümkündür. Ancak şu anda teslim edilenler gibi havayollarına hizmet veren uçaklar uzun süre yerde kalacak. Teknik çözüm bulunduğunda, bunu uçuş sırasında test etmek, sertifikalandırmak, üretime başlamak ve ardından "yenileme" ekipmanını uçağa monte etmek gerekecek. En azından operasyon birkaç ay sürecek.
Havayolları açısından sonuçları ne olacak?

Bir havayolu filosunda yeni bir uçak, eski bir uçağın yerini alır veya onun trafikteki büyümeyle başa çıkmasına olanak tanır. United'da beş yüzden fazla uçaktan oluşan bir filonun beş uçağını yerde yönetmek oldukça kolaydır. ancak Polonyalı LOT için bu bir hayatta kalma meselesidir. Teslim edilen iki B787, tek karlı faaliyet olan uzun mesafe faaliyetinin yeniden başlatılmasını mümkün kılacak. On yedi B787'yi (filonun %7'si) teslim alan Japon ANA, durumu değerlendiriyor: Ocak ayında 1'den fazla uçuş iptal edildi, 000 yolcu etkilendi ve 85 milyon euro zarar oluştu. Yedek uçak eksikliği nedeniyle şirketin B000'yi temel alan stratejik büyüme planı ertelendi. Tüm şirketlerin toplamı şu andan yıl sonuna kadar yaklaşık 12 uçaklık bir açığın küresel hava taşımacılığını olumsuz etkilemesine neden olacak. Air France-KLM, teslimatlarının 787'de gerçekleşmesi beklendiğinden etkilenmedi.

(...)