Yüksek enerji yoğunlukları ve uzun ömürleri nedeniyle lityum-iyon bataryalar, elektrikli otomobiller de dahil olmak üzere çok çeşitli elektronik cihazlarda sıklıkla kullanılıyor. Ancak her teknoloji gibi bu bataryalar da arızalardan muaf değil. Örneğin termal kaçak, bu tür bataryalarda yaygın bir sorun olup, bataryanın aşırı ısındığı, elektrolitin kimyasal olarak parçalanmasına ve hatta yangın veya patlamaya yol açabilen bir durum olarak karşımıza çıkıyor. Lityum-iyon bataryalardaki bu durum genellikle aşırı şarj, aşırı deşarj, üretim hataları ya da bataryanın fiziksel hasar görmesinden kaynaklanıyor. Maryland Üniversitesi’nde lityum pillerin arıza mekanizmalarını inceleyen araştırmacılar lityum iyon piller için yeni bir teknik oluşturdu. Yeni teknik sayesinde elektrikli otomobillerin ve diğer cihazların daha az yangın durumu yaşaması ve daha fazla enerji depolaması mümkün kılınabilir.
Dendritlerin büyümesini engellemek
Geliştirilen çözümü anlatmadan önce mevcut sorunu anlatmak sanırım daha anlaşılır olacaktır. Lityum iyon bataryalar, lityum iyonların katot (pozitif elektrot) ve anot (negatif elektrot) arasında hareket etmesiyle çalışıyor. Ancak bu süreçte, lityum iyon pillerinde dendritler denilen yapılar oluşabilmekte. Dendritler, lityum iyonlarının pilin içinde anot ile katot arasında doğrudan bir köprü oluşturarak hareket etmesi sonucu oluşan ince metalik yapıları ifade ediyor. Bu dendritler, pillerde kısa devrelere ve patlamalara neden olabileceğinden, lityum-iyon bataryaların mühendisliğinde yaygın bir endişe kaynağı olarak karşımıza çıkıyor. Maryland Üniversitesi‘ndeki yeni buluş ise dendrit büyümesini önleyerek uygulanabilir tamamen katı hal pillerin üretiminin önünü açabilecek yeni bir “ara katman” konseptinden oluşuyor. Araştırmacıların yaklaşımı ise oldukça özel zira lityum dendrit büyümesini etkili bir şekilde bastıracak ara katmanları yeniden tasarlamayı amaçlıyorlar. Eklenen katı elektrolit sayesinde katot ve anot arasındaki batarya arayüzleri stabilize edilebiliyor.
Katı hal bataryaları yüksek enerji ve güvenlik sağlayabilecekleri için yeni nesil bataryalar olarak kabul ediliyor. Mevcut bataryalarda da yüksek enerji elde edilebiliyor olsa da bunun için güvenlikten feragat etmek gerekiyor. Gelişmiş batarya üreticisi Solid Power, bataryaları 2026 yılına kadar pazara sunma hedefiyle, ticarileştirilip ticarileştirilemeyeceğini belirlemek için yeni teknolojiyi test etmeye başlamayı planlıyor. Bununla birlikte, hala birkaç engelin aşılması gerekiyor. İlk olarak, pilin enerji yoğunluğunu artırmak için katı elektrolit tabakasının lityum-iyon pillerin elektrolitiyle eşleşmesi için kalınlığının azaltılması gerekiyor.
