Araştırmacılar, lityum iyon pillerin içerisine bakmalarını ve piller şarj olup boşalırken hareket eden lityum iyonları gerçek zamanlı takip etmelerini sağlayan laboratuvar tabanlı basit bir yöntem geliştirmişler. Böyle bir şey, şimdiye kadar mümkün olmamış.
Bu düşük maliyetli yöntem ile birlikte araştırmacılar, hızı kısıtlayan süreçleri de belirlemeyi başarmışlar. Eğer bu süreçler ele alınırsa, çoğu akıllı telefon ve dizüstü bilgisayar beş dakika gibi kısa bir sürede şarj olabilir.
Cambridge Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılar, geliştirdikleri yöntemin mevcut pil maddelerini geliştirmeye yardımcı olmanın yanısıra, yeni nesil pillerin geliştirilme sürecini de hızlandırabileceğini söylüyor. Söz konuzu süreç, fosil yakıtların bulunmadığı bir dünyaya geçişte atlatılması gereken en büyük teknolojik engellerden birini teşkil ediyor.
Lityum iyon piller, diğer pillere ve enerji depolama araçlarına kıyasla yüksek enerji yoğunlukları ile uzun ömürleri gibi inkar edilemez üstünlükler taşısa da, aşırı ısınabiliyor ve hatta patlayabiliyorlar. Ayrıca, üretimleri de nispeten pahalı. Buna ilaveten, enerji yoğunlukları petrolün yakınına bile yaklaşamıyor. Dolayısıyla, şimdiye dek iki büyük temiz teknolojide; elektrikli arabalarda ve güneş enerjisi için şebeke ölçekli depolamada yaygın biçimde kullanılmaları mümkün olmamış.
Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı’nda çalışan eş yazar Dr. Christoph Schnedermann, “Daha iyi bir pil, fazla miktarda enerji depolayabilen veya çok daha hızlı şarj olabilen bir pildir; ideal olarak, her ikisi de” diyor. “Fakat yeni malzemelerden daha iyi piller yapmak ve halihazırda kullandığımız pilleri geliştirmek için, içlerinde neler döndüğünü anlamamız gerekiyor.”
Lityum iyon pilleri geliştirmek ve daha hızlı şarj olmalarını sağlamak için araştırmacıların, gerçekçi koşullar altında işleyen malzemelerde meydana gelen süreçleri gerçek zamanda takip edip anlaması gerekiyor. Bu durum ise şimdilik, karmaşık elektron hızlandırıcı X-ışını veya elektron mikroskobi yöntemlerini gerektiriyor ancak bunlar hem zaman alıyor, hem de pahalı.
Cambridge Cavendish Laboratuvarı’nda doktora öğrencisi olan birinci yazar Alice Merryweather, “Bir pilin içinde neler olduğunu gerçekten incelemek için, aslında mikroskoba aynı anda iki şey yaptırmanız gerekiyor: Birkaç saatlik bir dönemde pilleri şarj olurken ve boşalırken gözlemlemesi gerekiyor ama aynı zamana pilin içerisinde çok hızlı meydana gelen süreçleri de yakalaması gerekiyor.”
Cambridge takımı, girişim ölçümlü saçılım mikroskobisi adı verilen optik bir mikroskop yöntemi geliştirerek söz konusu süreçleri iş başındayken gözlemlemeyi başarmış. Araştırmacılar bu yöntemi kullanarak, saçılan ışık miktarını ölçerek (sıklıkla LCO biçiminde adlandırılan) tekil lityum kobalt oksit parçacıklarını şarj ve deşarj olurken gözlemlemiş. Araştırma Nature bülteninde yayımlandı.
Cambridge Üniversitesi. Ç: O.
