Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları, katı hal pillerindeki malzemelerin birleştirilmesini iyileştirmek için ölçeklenebilir, düşük maliyetli bir yöntem geliştirdiklerini iddia ediyorlar. Süreç, katı hal pillerini ölçekli olarak üretme aşamasındaki “önemli bir zorluğunun” üstesinden gelmek için bir elektrokimyasal müdahaleyi içeriyor.
Pil uzmanları sorunu, katı hal pillerindeki malzemelerin düzgün bir şekilde birleştirilmesi ve tekrarlanan şarj ve deşarj döngüleri sırasında sabit kalmasının zorluğunu tanımlayan bir terim olan temas empedansı olarak izah ediyorlar. Çözümle ilgili yaklaşımlar, öncelikle yüksek basınçlar uygulamaya odaklanıyor; ancak bu kısa devre yapmaya neden olabilir ve pilin ömrünü uzatmak için periyodik olarak yeniden uygulanması gerekir ki, bu da satış sonrası için pahalı bir uygulama olacağı anlamına gelir.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı araştırmasının devreye girdiği yer tam olarak burası. Araştırmacılar, basıncı elektrokimyasal bir darbe ile değiştirdiler. Bu darbe, lityum metal anot malzeme katmanlarını katı elektrolit malzemeyle birleştirirken oluşan boşlukları ortadan kaldırıyor. Araştırmacıların kısa, yüksek voltajlı darbeler uygulaması, malzemelerin arayüzünde temasın artmasına neden olurken, hiçbir zararlı yan etkiye neden olmadı.
Dahası ekip, katı hal pillerinin çıkarılmasına ve yenilenmesine izin verecek ve uzun süreli kullanımdan sonra pili neredeyse orijinal kapasitesine geri getirecek şekilde yaklaşımın ölçeklenebileceğini düşünüyor.
Projede yardımcı lider ve Elektrifikasyon Bölüm Başkanı Ilias Belharouak, “Bu yöntem, hücreye zarar verebilecek ve pilin kullanımı sırasında uygulanması pratik olmayan bir dış kuvvet uygulamadan tamamen katı hal mimarisini mümkün kılacaktır” dedi. “Geliştirdiğimiz süreçte, pil normal olarak üretilebiliyor ve ardından pil yorulursa arayüzü gençleştirmek ve yenilemek için bir darbe uygulanabiliyor.”
Bu fikir, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı pil araştırmacılarının katı elektrolitlerde oluşabilen zararlı dendritleri iyileştirmek için elektrokimyasal darbeler kullandığı önceki çalışmalardaki tecrübeleri ışığında geldi.
Daha gelişmiş elektrolit malzemelerle yapılan deneyler de dahil olmak üzere araştırma devam ediyor, bu yüzden açıklamaların da devamı gelecek. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nın çok disiplinli enerji depolama ekibi, sürecini çalışan ölçekli bir katı hal pil sistemine yükseltmek için de çalışıyor.
