Araştırmacılar, geleceğin EV’lerine güç sağlayacak pillerde kullanılacak en uygun teknolojiyi hala arıyorlar. Teknoloji er ya da geç gerekli olacağı için, neden bu kadar çok bilim insanının bir iş üzerinde çalıştığı anlaşılabilir. Koreli bir ekip, en umut verici seçenekleri belirlemek için hesaplama simülasyonlarını seçti.
Bilim adamlarının elektrikli otomobiller için pil yapmak için yeni malzemeler aramasının önemli bir nedeni, Lityum kıtlığı. Pillerin maliyetini düşürme ihtiyacının yanı sıra hücre başına enerji yoğunluğunu iyileştirme gereksinimi de mevcut. Bu kadar çok faktörün rol oynadığı Kore Chung-Ang Üniversitesi’nden Yardımcı Doçent Haesun Park, meslektaşlarıyla bu konuda bir çalışma yaptı.
Haesun Park liderliğindeki ekip, Kalsiyum bazlı bir katot malzeme kombinasyonu için en iyi seçeneği keşfetmeye çalıştı. Amaç, Lityum-iyon piller yerine Ca-iyon piller geliştirmek ve bilim insanları, araştırmalarının gelecekteki deneysel çabalara rehberlik edeceğini iddia ediyor.
Ekip, yoğunluk fonksiyonel teorisine dayalı kuantum mekanik simülasyonları çalıştırmayı içeren sistematik bir yaklaşım benimsedi. Sonsuz malzeme kombinasyonlarıyla tekrarlanan pratik testler yerine, Kalsiyum ve geçiş metali oksitleri içeren çeşitli katmanlı malzemelerin pille ilgili özelliklerini tahmin ederek ilerliyorlar.
Araştırma ekibinin belirttiği üzere, Lityum rezervleri yerkabuğunun %0,002’si kadar küçük bir kısmını temsil ediyor ve bu da onu pahalı ve nadir kılıyor. Bu arada Kalsiyum, Lityum’dan 10.000 kat daha boldur, bu da kıyaslandığında sıradan olduğu anlamına gelir.
Bilim insanları, kalsiyumun bir Lityum ikamesi olarak umut verici olduğunu kanıtladı. Bunun nedeni, en azından teoride benzer bir pil performansı sağlayabilmesidir. Uygulamada, hala biraz ince ayara ihtiyacı var.
Diğer bilim insanlarından oluşan ekipler, Lityum’u değiştirmek için bol miktarda bulunan çeşitli alkali metallerle deneyler yapıyor. Yani uygun bir ikame bulmak için yarış devam ediyor. Ancak bu gerçekleşene kadar Güney Kore’deki araştırmacılar Kalsiyum için uygun bir katot arıyorlar.
Şimdilik en iyi seçenekleri Kobalt’tı. Elde edilmesi zor olan başka bir metal olsa da, kobalt çıkaran bazı madenler sürdürülebilir bir şekilde çalışmıyor. Ekip, 28 aday katodun yanı sıra dört tip katmanlı yapı ve yedi geçiş metali iyonunun bir listesini yaptı. Fena değil, değil mi?
Kısaca izah etmemiz gerekirse; katot negatif terminaldir. Bir pilin iyi çalışması için anottan enerjinin geri dönüşümlü olarak salınmasına izin verirken aynı zamanda enerji depolama yeteneğine de sahip olması esastır.
