2020 Nobel Kimya Ödülü’nün onuru, lityum iyon şarj edilebilir piller geliştirenlerin oldu. Bu piller, küçük BT cihazlarından elektrikli araçlara kadar değişen elektronik cihazlar için temel bir enerji kaynağı haline geldi. Önde gelen bir ABD otomobil üreticisi olan Tesla, geçtiğimiz günlerde yenilikçi bir üretim sistemi kurma ve pil maliyetini düşürme ihtiyacını vurguladı. Pillerin fiyatı, elektrikli araçların büyük bir bölümünü oluşturuyor ve maliyetlerin düşürülmesi, onları popüler hale getirmek için hayati önem taşıyor.
Profesör Soojin Park ve Ph.D. tarafından yönetilen ortak bir araştırma ekibi. POSTECH Kimya Bölümü’nden aday Hye Bin Son, Ulsan Koleji’nden Profesör Seungmin Yoo ile birlikte , poşet hücresi ortam havasına monte edildiğinde bile pillerin çalışmasına izin veren çok işlevli bir ayırıcıyı başarıyla geliştirdi . Bu bulgular, Enerji Depolama Materyallerinin en son çevrimiçi baskısında tanıtıldı .
Pilin içindeki elektrolit, bozulmaya neden olacak şekilde nemle reaksiyona girdiğinden, lityum iyon piller tipik olarak% 1’den daha az nem seviyelerini koruyan kuru bir odaya monte edilir. Bununla birlikte, kuru bir odanın bakımı oldukça maliyetlidir.
Bu sorunu çözmek için, elektrolitlere katkı maddeleri enjekte ederek nem veya hidroflorik asit gibi safsızlıkları bastırmak için çalışmalar yapılmıştır. Ancak bunlar pilin çalışması sırasında istenmeyen yan reaksiyonlara neden olabilir. Aslında, piller yüksek bir sıcaklıkta (50 ° C veya daha yüksek) etkinleştirildiğinde, küçük bir miktar nem bile daha hızlı performans bozulmasına neden olur. Bu nedenle, katkı maddelerine ters elektrokimyasal reaksiyonlar olmaksızın bataryadaki nemi ve safsızlıkları yakalayabilen bir malzemeye ihtiyaç vardır.
Bunun için ortak araştırma ekibi, termal stabiliteyi artırmak ve pil performansını iyileştirmek için ayırıcının yüzeyindeki kirleri yakalayabilen işlevsel malzemeleri tanıttı . Bu çok işlevli ayırıcı, mükemmel ısı direnci gösterdi (140 ° C’de 30 dakika depolamadan sonra% 10 içinde büzülme. Geleneksel ayırıcı% 50 büzülmeye sahipti) ve ayrıca 55 ° C’lik yüksek sıcaklıkta gelişmiş elektrokimyasal performans gösterdi. (100 şarj döngüsünden sonra korunan başlangıç kapasitesinin% 79’u).
Ek olarak, araştırmacılar, safsızlık dolu ortamdaki elektrolit içindeki fonksiyonel materyalin etkinliğini doğruladılar. Sentezlenen fonksiyonel seramiğin yüzeyindeki silan bileşiği nemi hapseder ve seramik yapıyı iyi korur, ancak genel seramik malzeme asitleştirilmiş elektrolit tarafından aşındırılmıştır. Dahası, bu araştırma sayesinde ekip, ortam havasında üretilen bu çok işlevli ayırıcının bu kez geleneksel ayırıcılardan daha üstün bir kullanım ömrü sergilediğini doğruladı ve basit bir ayırıcı rolünün ötesinde istikrarlı performans sağladığını doğruladı.
Uzun zamandır çeşitli yaklaşımlarla pil ayırıcıları inceleyen Profesör Soojin Park, “Bu yeni geliştirilen çok işlevli ayırıcı, yüksek enerji yoğunluğunda mükemmel bir kararlılık ve mükemmel elektrokimyasal performans sergiliyor” dedi. “Ortam havasında pil üretmenin bu ilk başarılı örneğiyle, pil maliyetini düşürmede büyük bir rol oynaması bekleniyor.”