Pilin içine bakış: Cornell ekibi maliyetli üretim adımını yüzde 60'a varan oranda kısalttı
Yeni pil hücrelerinin ilk kez şarj edilmesi çok zaman, alan ve elektrik gerektiriyor. Araştırmacılar gerçek zamanlı ölçümlerle daha hızlı süreçler buldu; testler New York'ta bir fabrikada yapıldı.
Fotoğraf: Sevenethics / Wikimedia Commons, CC0 (kırpılmış ve yeniden boyutlandırılmış)
Yeni bir lityum-iyon hücresi teslim edilmeden önce “formasyon” adı verilen aşamadan geçer: İlk şarj ve deşarj döngülerinde, ömrü belirleyen koruyucu katmanlar oluşur. Bu adım, üretim maliyetlerinin yaklaşık üçte birini ve fabrika alanının dörtte birini oluşturuyor. Kimya mühendisi Vibha Kalra liderliğindeki Cornell University ekibi, bu sırada hücrenin içinde neler olduğunu artık gerçek zamanlı olarak gözlemledi. Çalışmanın ilk yazarı Jantakan Nedsaengtip; sonuçlar “Energy Storage Materials” dergisinde yayımlandı.
Araştırmacılar, çalışma sırasında uygulanan iki ölçüm yöntemiyle, yani Raman spektroskopisi ve empedans spektroskopisiyle, oluşan koruyucu katmanların kimyasını ve direncini izledi. Yavaş şarj daha homojen ve daha kararlı katmanlar sağladı; deşarjda ise hız artırılabiliyor. Ekip bundan iki hızlandırılmış süreç geliştirdi. Batarya üreticisi Charge CCCV (C4V) şirketinin Binghamton'daki tesisinde yapılan testlerde hücreler önceki düzeyle karşılaştırılabilir performansa ulaştı, ancak formasyon süresi yaklaşık yüzde 60'a varan oranda kısaldı.
C4V yöneticisi Shalabh Gupta'ya göre yıllık kapasitesi on gigawatt saatin üzerinde olan bir fabrika bu sayede yılda 100 milyon dolara kadar tasarruf edebilir; ona göre tesisin elektrik tüketimi tahminen yüzde 10 ila 15 azalır. İlgili program NSF Energy Storage Engine'in inovasyon sorumlusu Nobel ödüllü Stan Whittingham, “NSF Engine, bu örnekte olduğu gibi en iyi ekipleri bir araya getirebilir” dedi. Kalra'ya göre bu yöntem şimdiye kadar çoğunlukla deneme yanılma yoluyla ayarlanıyor.