bilimsel
Üye
ROMA – Elektrikli araç akülerinin performansını artırmak amacıyla Pisa Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, daha hızlı şarjın ve daha uzun ömrün “sırrını” keşfettiler. Yakın zamanda Nature Communications’da yayınlanan çalışma, Pisa Üniversitesi İnşaat ve Endüstri Mühendisliği Bölümü’nde kimya mühendisliği alanında sırasıyla doçent ve araştırmacı olan Antonio Bertei ve Marco Lagnoni tarafından, diğer sekiz prestijli uluslararası yapıdan meslektaşlarıyla birlikte gerçekleştirildi.
“Lityum iyon pillerin hızlı şarj kapasitesi, özerkliği ve güvenliği, günümüzde elektrikli araçların pazarda daha geniş bir şekilde yayılmasını en çok etkileyen faktörlerdir, ancak çalışmamızdan elde edilen sonuçlar sayesinde bu sınırlar önümüzdeki birkaç yıl içinde aşılabilir – Bertei şöyle açıkladı: “Yapılan araştırmalar, grafit elektrotlar kullanan lityum pillerin hızlı şarj edilmesi sırasında yaşlanmayı ağırlaştıran mekanizmaları kesin olarak belirlememize olanak sağladı”. Basitçe söylemek gerekirse, Bertei ve Lagnoni’nin tek İtalyan ortakları olduğu araştırma grubu, mevcut hızlı şarj işleminin, grafit anotun (negatif elektrot) yüzeyinde lityum metali birikmesine neden olabileceğini gösterdi. Geri dönüşü olmayan lityum kaybına neden olabilecek, performansı sınırlayabilecek ve pillerin güvenliğini tehlikeye atabilecek istenmeyen bir oluşum.
Ancak araştırma, bu “lityum kaplama” olgusunun nasıl kısmen tersine çevrilebilir olduğunu göstererek, yeniden emiliminin dinamiklerini ve bunun pilin işleyişine nasıl entegre edileceğini gösteriyor. Bu önemli sonuç, en son deneysel analizleri desteklemek ve entegre etmek için gelişmiş fiziksel-matematiksel modeller geliştiren Pisa Üniversitesi’nin katkısı sayesinde elde edildi.
Lagnoni, “Bu çalışma için geliştirdiğimiz hesaplamalı model, grafitin ‘lityum kaplama’ sürecini ‘canlı’ gözlemlememize ve bunun elektrot tarafından yeniden emilebileceğini, böylece pillerin yaşlanmasını yavaşlatabileceğini göstermemize olanak sağladı,” diye ekledi Lagnoni, ” Belirli şarj seviyelerinde duraklamalar eklemek yeterlidir. Öyle ki meslektaşlarımızla birlikte, yeni nesil otomotiv aküleri için tasarlanan geleceğin gelişmiş hızlı şarj protokollerinin geliştirilmesine bilgi vermek zorunda kalacak yaklaşımı tanımlamak için ‘daha hızlı olmayı beklemek’ sloganını icat ettik.”
Araştırmaya aynı zamanda University College London, Queen Mary Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Oxford Üniversitesi, Harwell Bilim ve İnovasyon Kampüsü, Birmingham Üniversitesi, Denver Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Pekin Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar da katıldı. (Maurilio Rigo)
Konular
“Lityum iyon pillerin hızlı şarj kapasitesi, özerkliği ve güvenliği, günümüzde elektrikli araçların pazarda daha geniş bir şekilde yayılmasını en çok etkileyen faktörlerdir, ancak çalışmamızdan elde edilen sonuçlar sayesinde bu sınırlar önümüzdeki birkaç yıl içinde aşılabilir – Bertei şöyle açıkladı: “Yapılan araştırmalar, grafit elektrotlar kullanan lityum pillerin hızlı şarj edilmesi sırasında yaşlanmayı ağırlaştıran mekanizmaları kesin olarak belirlememize olanak sağladı”. Basitçe söylemek gerekirse, Bertei ve Lagnoni’nin tek İtalyan ortakları olduğu araştırma grubu, mevcut hızlı şarj işleminin, grafit anotun (negatif elektrot) yüzeyinde lityum metali birikmesine neden olabileceğini gösterdi. Geri dönüşü olmayan lityum kaybına neden olabilecek, performansı sınırlayabilecek ve pillerin güvenliğini tehlikeye atabilecek istenmeyen bir oluşum.
Ancak araştırma, bu “lityum kaplama” olgusunun nasıl kısmen tersine çevrilebilir olduğunu göstererek, yeniden emiliminin dinamiklerini ve bunun pilin işleyişine nasıl entegre edileceğini gösteriyor. Bu önemli sonuç, en son deneysel analizleri desteklemek ve entegre etmek için gelişmiş fiziksel-matematiksel modeller geliştiren Pisa Üniversitesi’nin katkısı sayesinde elde edildi.
Lagnoni, “Bu çalışma için geliştirdiğimiz hesaplamalı model, grafitin ‘lityum kaplama’ sürecini ‘canlı’ gözlemlememize ve bunun elektrot tarafından yeniden emilebileceğini, böylece pillerin yaşlanmasını yavaşlatabileceğini göstermemize olanak sağladı,” diye ekledi Lagnoni, ” Belirli şarj seviyelerinde duraklamalar eklemek yeterlidir. Öyle ki meslektaşlarımızla birlikte, yeni nesil otomotiv aküleri için tasarlanan geleceğin gelişmiş hızlı şarj protokollerinin geliştirilmesine bilgi vermek zorunda kalacak yaklaşımı tanımlamak için ‘daha hızlı olmayı beklemek’ sloganını icat ettik.”
Araştırmaya aynı zamanda University College London, Queen Mary Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Oxford Üniversitesi, Harwell Bilim ve İnovasyon Kampüsü, Birmingham Üniversitesi, Denver Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Pekin Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar da katıldı. (Maurilio Rigo)
Konular