Maryland Üniversitesi Mühendisleri; ahşap yapıdan esinlenerek, (pil yetmezliğine neden olan, kilit faktörlerden bazılarını önleyen) modifiye ahşabı bir lityum (Li) metal pilin negatif elektrodu için mimari olarak kullandı.

Şarj edilebilir pillerde bulunan Li-ion, telefonu, dizüstü bilgisayarı veya yalnızca bir ampulü çalıştırmak için enerji sağlar. Pil şarj edildiğinde, negatif elektrot: Li metal genişler ve boşaltıldığında, Li metal deflate olur. Bu boyuttaki hızlı değişim, Li metalinin yüzeyinde istenmeyen dal benzeri büyümelere neden olur. Bu hasar zamanla birikir ve aşırı ısınma veya yangın gibi güvenlik tehlikelerine neden olabilir.

MSE Ph.D. Öğrenci Ying Zhang, tarafından daha güvenli bir Li metal batarya için yeni bir tasarım geliştirildi. Bu tasarım; pilin enerji yoğunluğunu artırabilir, böylece taşınabilir elektronik ve elektrikli araçlar için mevcut gücü arttırıp, pilin aşırı ısınma riskini azaltabilir.
Bu yeni pil tipinde, bir metal blok içine Li iyonları depolamak yerine, mühendis ekibi, bir zamanlar su ve besin maddeleri taşımak için kullanılan ahşap doğal kanallarında Li metali depolamayı denedi.

Ahşap, pek çok konuğu (Li metal) barındıran, pek çok oda (kanal) sağlamak için bir “otel” görevi görür. Li metal “konuklar” bu ahşap otele girerken, ahşap sert dış yapı korunur, her odaya rahatça ve güvenli bir şekilde saklayarak, hepsini barındırabilir. Li metal’in (konuklar) sayısı her odada artabilir veya azalabilir, ancak genel yapı hasar görmez veya çökmez.

Bu şekilde yapılan pil, hızlı şarj ve deşarj oranlarına rağmen yine de güvenle çalışabilir.

Bir pilin akım yoğunluğunu, Materyal Mühendisler; Li metalinin yüzeyinde ne kadar hızlı çökeldiğini tanımlamak için kullanılıyor. Yüksek bir akım yoğunluğu, fazla misafirin; ahşap “otel” in içine / dışına akmasına eşdeğerdir; bu, kapıda yığılmalar oluştuğunda sorunlara neden olabilir. Bu yığınlar,  araştırmada kullanılan yaklaşım olan ahşap “otel” e girdikçe, Li iyonlarının mevcut kapı sayısını arttırarak önlenebilir. Bir kerede giren Li metal “konuk” larının toplam sayısı aynı olsa bile, yerel akım yoğunluğu olarak bilinen, belirli bir zamanda, herhangi bir kapıdan sadece az sayıda “konuk” geçiyor. Ahşap ev sahibi olan her bir kanalın duvarları tarafından sağlanan geniş yüzey alanını kullanarak, lityum metalinin kontrollü hareketini kolaylaştırıp, yerel akım yoğunluğu en aza indirilebilir.

Ahşap “Otel”

Geleneksel alternatif olan dökme Li metal folyo kullanan piller, konukların girip çıkabilmesi için tek bir kapısı olan dengesiz bir otele benziyor. Akü, yüksek akım yoğunluğu koşullarında teste alındığında, tek kapısı konukların büyük akışını idare edemez. Kolayca kırılabilir ve batarya içerisinde tehlikelere neden olabilir. Bu yüzden; birden çok düz kanalıyla ahşap “otel” tasarımı, misafirler için bol miktarda kapı temin ediyor. Böylece Li metali, yüksek akım yoğunluğu altında bile düzenli, öngörülebilir bir şekilde davranıp bireysel kanallara dönüştürülebiliyor.ç (3 mA / Cm2) Pilin bozulmasına neden olabilecek dallanmış Li gibi yapılardan kaçınılmalıdır.

Doğal ahşap olarak başlamış olan bir şey, mühendislerin gelecek için daha güçlü ve daha kararlı piller oluşturmasına yardımcı oluyor.

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde Doçenti ve Üniversitenin Enerji Araştırma Merkezi (UMERC) üyesi olan Grup Başkanı Liangbing Hu ”Pilleri iyileştirmek, doğal malzemeleri kullanmak için sürdürülmekte olan araştırmamızın bir parçası olmuş durumda. Doğanın biyolojik yapısını kullanarak enerji depolamak için yeni yollar yaratıp, bu yolla ilham kaynağı bulabilir ve yenilenebilir malzemelerde kullanabiliriz” dedi.

Pil ürünlerimize buraya tıklayarak ulaşabilirsiniz.

Kaynak: http://www.ntboxmag.com