Elektrikli arabalar: lityum piller artık verimli
Gelecekteki lityum pillerimizi istila edecek bir malzeme olan lityum demir fosfat, yalıtım yaparken neden akımı iletmeyi başarıyor? CNRS * 'den kimyagerler, CEA-Liten *' den bir ekip ile yapılan işbirliğinin bir parçası olarak, bu paradoksu aydınlatmayı başardılar. Nature Materials'da yayınlanan sonuçları, piller için yeni elektrot malzemelerinin araştırılması için yeni perspektifler açıyor ve geleceğin elektrikli otomobillerinin pillerinin çalışmasını anlamamızı sağlıyor.
Gelecekteki lityum pillerimizi istila edecek bir malzeme olan lityum demir fosfat, yalıtım yaparken neden akımı iletmeyi başarıyor? CEA-Liten'den bir ekip ile yapılan işbirliğinin parçası olarak CNRS'den kimyagerler bu paradoksu açıklığa kavuşturmayı başardılar. Deneysel olarak doğrulanan “Domino kademeli işlem” modeli, malzeme içindeki yerel kısıtlamaların elektronik ve iyonik iletimin adım adım yayılmasına izin verdiğini ve böylece pilin çalışmasını sağladığını göstermektedir. Nature Materials'ın Ağustos sayısında yayınlanan bu sonuçlar, piller için yeni elektrot malzemeleri arayışına yeni perspektifler açıyor ve geleceğin elektrikli otomobillerindeki pillerin nasıl çalıştığına dair fikir veriyor.
Birim kütle başına geleneksel pillere göre üç ila dört kat daha fazla enerji depolamayı mümkün kılan lityum iyon piller, göçebe sistemler (bilgisayarlar, cep telefonları, müzik çalarlar vb.) Pazarını işgal etti. Bu pillerin pozitif elektrot malzemeleri mükemmel performansa sahiptir ancak ikinci nesil elektrikli araçların ve hibrit araçların büyük pillerinde kullanılamayacak kadar yüksek bir maliyete sahiptir. Bu uygulamalar için geleceğin malzemesi lityum demir fosfattır: ekolojik, düşük maliyet ve iyi termal stabilite ile birlikte olağanüstü özelliklere sahiptir, güvenlik için temel bir unsurdur. Tüm bu özellikler, gelecekteki elektrikli otomobillerimizin lityum pillerini donatmak için en iyi aday olmasını sağlıyor. Paradoksal olarak, bu malzeme elektrotun çalışması için gerekli iyonik ve elektronik iletim özelliklerine sahip değildir.
Bordeaux Yoğun Madde Kimya Enstitüsü'nden (ICMCB) CNRS kimyagerleri, bu paradoksu ilk kez yorumlamayı başardılar. CEA-Liten'den bir ekip ile yapılan işbirliğinin bir parçası olarak lityum demir fosfat üzerinde çalışarak, pilin şarj ve deşarj döngülerinin "domino kademeli işlem" sayesinde mümkün olduğunu gösterdiler. Bu fenomen, boşaltılan malzeme ile boşaltılan malzeme arasındaki arayüzde gerilimler olduğunda kendini gösterir. Elektronik ve iyonik iletim, arayüz bölgesinde son derece hızlıdır; arayüz hareket ettikçe domino taşları gibi yavaş yavaş yayılır. Bu model mikroskobik ölçümlerle doğrulanmıştır.
Kristali süpüren bir dalgayı andıran bu benzeri görülmemiş reaksiyon süreci, neden iki yalıtım malzemesinin (şarj edilmiş ve boşalmış durumdaki malzeme) lityum iyon pilleri çalıştırabildiğini açıklıyor. Bu, gelecekteki lityum piller için yeni, daha güvenli ve daha düşük maliyetli elektrot malzemeleri arayışında önemli bir ilerlemedir. Bu araştırma, yarının hibrit ve elektrikli otomobillerini donatacak olan demir ve lityum fosfata dayalı pillerin nanometrik ölçekte işleyişini anlamayı da mümkün kıldı.
Kaynak: http://www.cea.fr/le_cea/actualites/voi ... _lithium_p