Pil kimyasındaki bir gelişme, “ömrünün sonundaki pil performansından ödün vermeden daha küçük, daha hafif ve daha ucuz bir pil” sunma vaadinde bulunuyor. 13 Eylül’de, Amerika Birleşik Devletleri’nin dört bir yanından araştırmacılar, Enerji Bakanlığı’nın Argonne Ulusal Laboratuvarı ile işbirliği içinde “Katmanlı katotlarda çözücü aracılı oksit hidrojenasyonu“, ek yorumlar ve bir özet ile resmi basın bülteni Argonne Ulusal Laboratuvarı web sitesinde. Kısacası, araştırmacılar Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan son teknoloji X-ışını teknolojisini ve araştırmacıların pillerini moleküler düzeyde incelemelerine olanak sağlamak için X-ışını çalışmalarını ve elektrokimyayı birleştiren Gelişmiş Foton Kaynağı’nı kullandılar.
Ama neden tüm bu zahmete girelim? Bunu biliyor olabilirsiniz veya bilmiyor olabilirsiniz, ancak telefonlarınızda, elektrikli araçlarınızda ve benzerlerinde bulunan şarj edilebilir piller büyük olasılıkla lityum iyon pillerdir. Lityum iyon piller zamanla bozulur, şarj tutma konusunda giderek kötüleşir ve sonunda artık işlev görmez hale gelir veya anlamlı bir süre boyunca şarj tutamaz hale gelir. Sadece nasıl yapılacağını bildiğimiz için yapmak Lityum iyon pilleri uzun süredir kullanıyor olmamız onları mükemmelleştirdiğimiz anlamına gelmiyor; “mükemmelliğe” ulaşmak için işlevsel bir ürün üretebilmekten daha derin bir çalışma gerekiyor.
Argonne Kıdemli Kimyageri Zonghai Chen’e göre, “Kendiliğinden boşalma, tüm şarj edilebilir elektrokimyasal cihazlarda yaşanan bir olgudur. Bu süreç, değerli işlevsel pil malzemelerini yavaşça tüketir ve pil bileşenlerinin yüzeyinde istenmeyen yan ürünler bırakır. Bu, pil performansının sürekli olarak bozulmasına yol açar.”
Bu durumda, üst düzey ekipman kullanmak araştırmacıların, lityum iyon pilinin eylem halindeki aksi takdirde imkansız olan moleküler görünümünü elde ederek mevcut araştırmalardaki önemli bir eksik bağlantıyı köprülemelerine olanak tanıdı. Bu, araştırmacıların belirli bir süreci tanımlamalarına olanak tanıdı: “protonları ve elektronları elektrolit çözücüsünden katottaki yüksek yüklü katmanlı oksitlere dinamik olarak aktarma” süreci olan katot hidrojenasyonu. Buradaki kimyasal reaksiyon pil bozulmasına yol açar ve lityum iyon pillerin uzun zamandır bozulma sorunları yaşadığı bilinse de, bu durum nedeni büyük ölçüde daraltır.
Peki, uzun vadede bu ne anlama geliyor? Zonghai Chen’in dediği gibi, “Kendi kendine boşalmayı azaltarak, pil ömrünün sonundaki pil performansından ödün vermeden daha küçük, daha hafif ve daha ucuz bir pil tasarlayabiliriz.” Bu, şarj edilebilir pillerin kötü olmadığı bir geleceğe doğru oldukça büyük bir adım olmalı. Umarım öyle olur!