Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden bir ekip, katı hal lityum pillerin üretim maliyetlerini düşürmeye ve ticarileşmelerini elektrikli araçlara hızlandırmaya potansiyel olarak yardımcı olabilecek yeni bir malzeme geliştirdi. Bu malzeme lityum zirkonyum klorür olarak tanımlanırken, saklama koşullarında daha düşük malzeme maliyeti ve yeterli performansı sunabiliyor.
Katı hal pilleri, uzun süredir vaat edilen ve bir türlü ulaşılamayan bir teknoloji haline geldi ve şaka yollu olarak hep “iki yıl uzakta” görülüyor.
Yıllar boyunca farklı malzemeler, elektrolitler ve katotlarla yapılan deneyler yoluyla birkaç atılım olmasına rağmen, katı hal piller için en büyük engel halen geleneksel lityum iyon pillerle rekabet etmek için uygun maliyetli seri üretim olmaya devam ediyor.
Bu bariz ölçeklenebilirlik sorununa rağmen, bazı otomobil üreticileri bu teknoloji için şimdiden söz verdiler… Gerçi birçoğu bu konuda geri adım attı. Örneğin, Fisker 2017 yılında bir dakikada şarj edilebilen katı hal pil atılımını duyurdu, ancak yıllar sonra projeden tamamen vazgeçti.
Daha yakın zamanlarda, Çinli Otomobil Üreticisi NIO, 1000 km menzile sahip, gelecek ET7 modelinde piyasaya sürülecek 150 kWh kapasiteli katı hal pil sözü verdi. Aynı günün ilerleyen saatlerinde NIO’nun CEO’su, sıvı elektrolitin varlığı nedeniyle pili “yarı katı hal” olarak tanımlayarak işi laf cambazlığına döktü.
Gerçek ve ölçeklenebilir bir katı hal pili henüz üretim görmemiş olsa da, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden bir ekip, bu süreci hızlandırmak için gerekli malzemeyi keşfettiğine inanıyor.
Bu hafta Nature Communications’da yayınlandığı üzere, Profesör Ma Cheng liderliğindeki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, yeni malzemesinin düşük maliyetli ve kapsamlı performansı nedeniyle katı hal pil üretimini hızlandırmaya yardımcı olacağını iddia ediyor.
Lityum piller için uygun maliyetli ve neme dayanıklı klorür katı elektrolit başlıklı çalışma, lityum zirkonyum klorür veya Li2ZrCl6 adı verilen yeni malzemeyi ve ne kadar etkili olabileceğini ayrıntılarıyla anlatıyor:
Hammaddeleri, son teknoloji ürünü klorür katı elektrolitlerinden birkaç kat daha ucuzdur. Ancak yüksek iyonik iletkenlik, deforme olabilirlik ve 4V sınıfı katotlarla uyumluluk hala Li2ZrCl6’da olduğu şekilde geçerli. Ayrıca Li2ZrCl6, %5 bağıl neme sahip bir atmosfere maruz kaldıktan sonra nem alımı veya iletkenlik bozulması belirtisi olmaksızın bir nem toleransı gösteriyor.
Araştırmaya göre Cheng’in ekibi, 50 mikron kalınlık için hammadde maliyetini metre kare başına 1,38 dolara düşürmeyi başardı. Kıyaslamak gerekirse, en ucuz katı hal elektrolit maliyeti daha önce 23.05$/m² idi.
Katı hal elektrolit malzemeleri, sıvı elektrolitleri tamamen değiştirmek için ciddi bir potansiyele sahip olabilir. Bunun için yalnızca seri üretim maliyetlerini ve performansı dengeleyebilmeleri gerekli.
Çalışmaya göre Zirkonyum, katı hal pillerde kullanılan diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, yerkabuğunda bol miktarda bulunan, lityum olmayan bir element. Bu aynı zamanda gelecekte daha ölçeklenebilir ve uygun maliyetli üretimin önünü açabilir.
CnEVPost’a göre Cheng ve ekibi, Li2ZrCl6’nın lityum metale karşı kararlılığını geliştirmek için araştırmalarına devam edecek ve ardından bu yeni malzemeden enerji yoğunluğu yüksek, yumuşak paket piller geliştirecek.
Ayrıca, katı hal pil üretiminin ticarileşme sürecini ilerletmek için bir dizi şirketle birlikte çalıştıklarını da belirttiler.
