Lityum iyon pillerin üç katı enerji yoğunluğuna sahip lityum kükürt pil geliştirdi

Çin’in General New Energy (GNE) şirketi önemli bir atılım yaparak, mevcut lityum iyon pillerden oldukça yüksek enerji yoğunluğuna (700Wh/kg) sahip lityum kükürt (Li-S) pil prototipini tanıttı.

GNE’ye göre, bu yeni pil yalnızca mevcut lityum-iyon pillerin enerji yoğunluğunu aşmakla kalmıyor, aynı zamanda hem ömür hem de güvenlik açısından önemli iyileştirmeler sunuyor.

Lityum iyon pillere önemli bir alternatif

Katot olarak kükürt ve anot olarak lityum metal kullanan lityum-kükürt piller, geleneksel lityum iyon pillere umut verici bir alternatif sunuyor. Teorik olarak, lityum kükürt piller lityum iyon muadillerinin 10 kata kadar olan 2.600 Wh/kg’a kadar enerji yoğunluklarına ulaşabiliyor. Dahası, kükürt doğada bol miktarda bulunduğu için ucuz ve çevre dostu bir madde. Bu da Li-S pillere maliyet ve sürdürülebilirlik avantajı sağlıyor.

Ancak, Li-S piller önemli teknik zorluklarla karşı karşıya. Kükürtün zayıf elektriksel iletkenliği, pilin yüksek performansını engellerken, lityum polisülfürlerin elektrolitte çözünmesinin yarattığı “mekik etkisi” artan elektrolit viskozitesine, azalan iyon iletkenliğine ve hızlı kapasite azalmasına yol açıyor. Dahası, kükürt ve lityum sülfür arasındaki önemli yoğunluk farkı, şarj-deşarj döngüleri sırasında hacim küçülmesine neden olarak yapısal kararlılığa zarar verebiliyor.

Dr. Jiujun Zhang liderliğindeki GNE araştırma ekibi, bu engellerin üstesinden gelme konusunda uzun süredir çalışıyor.  Zhang ve ekibi, on yıldan fazla süren ısrarlı çabalarıyla Li-S pil teknolojisinde birçok atılım gerçekleştirdi.

Yenilikçi tasarımlar ve malzemeler kullanarak, birçok temel teknik zorluğun üstesinden gelmeyi başardılar. Örneğin, ekip nano malzeme kaplamaları ve elektrolit katkı maddeleri kullanarak kükürtün iletkenliğini ve iyon taşınımını iyileştirerek mekik etkisini önemli bir oranda azaltmayı başardı. Ayrıca hem pilin çevrim ömrünü hem de güvenliğini iyileştiren yeni elektrolit malzemeleri geliştirdi. Bu yenilikler, Li-S pillerinin ticarileştirilmesi yolunda önemli adımlar olarak görülüyor.

2022 yılında kurulan GNE, verimli ve çevre dostu enerji depolama çözümleri geliştirme konusunda uzmanlaşmış bir şirket. Şirketin Ar-Ge ekibinde ABD ve Japonya’dan bilim insanları bulunuyor ve bu ekibe Dr. Zhang liderlik ediyor. GNE, katotlar, anotlar, ayırıcılar ve elektrolitler gibi malzemeleri kapsayan Li-S pil teknolojisiyle ilgili çeşitli patentlere sahip durumda. Şirket ayrıca, Ar-Ge’den üretime kadar tüm üretim süreci üzerinde tam kontrol sağlayan Li-S piller ve destekleyici malzemeler için gelişmiş bir üretim hattı işletiyor.