Elektrikli araçlardan mobil cihazlara kadar pek çok teknolojik ürünün enerji kaynağını oluşturan lityum iyon (Li-ion) piller, içerdiği yanıcı sıvı elektrolitler nedeniyle güvenlik açısından uzun süredir gündemde yer alıyor. Kısa devre ya da fiziksel hasar durumlarında termal kaçak riski oluşturan bu sistemler, özellikle aşırı ısınma ve patlama tehlikesi nedeniyle eleştirilere konu oluyor.
Bilim insanları, bu riskleri azaltmaya yönelik olarak katı hal sodyum iyon (Na-ion) pil teknolojisi üzerinde yeni bir çalışma gerçekleştirdi.
Geliştirilen yeni sistem, geleneksel Li-ion pillere kıyasla daha düşük maliyetli ve daha güvenli bir alternatif sunuyor. Na-ion pillerin güvenlik avantajı, lityuma kıyasla daha stabil katot malzemeleri içermesi ve daha düşük elektrokimyasal potansiyele sahip olmasından kaynaklanıyor.
Na-ion teknolojisinin yaygınlaşmasının önündeki başlıca engeller, düşük enerji yoğunluğu ve sınırlı çevrim ömrü olarak biliniyor. Ancak araştırmacılar, kükürt ve klor içeren yeni bir katı hal malzemesi geliştirerek bu sorunlara çözüm sundu. Söz konusu malzeme, sıvı elektrolitlerle benzer seviyede iletkenlik sağlarken, yanıcı olmamasıyla güvenlik düzeyini artırıyor.
Yeni katı hal Na-ion pil, 600 şarj döngüsü sonrasında %99,26 oranında Coulombic verimlilik sergiliyor. Bu verimlilik değeri, lityum iyon pillerle karşılaştırılabilir seviyelere ulaşıldığını gösteriyor. Çalışmada kullanılan katı hal elektrolit, sıvı elektrolitin yerine geçerek yangın riskini azaltmayı hedefliyor. Araştırma kapsamında, iyon hareketleri detaylı olarak analiz edildi ve veriler deneysel olarak doğrulandı.
Bu yeni teknolojinin, özellikle enerji depolama sistemleri (BESS) gibi uygulamalarda kullanımı hedefleniyor. Na-ion pillerin düşük yangın riski sunması, enerji depolama sistemlerinin daha güvenli ve yaygın şekilde kullanılmasını mümkün kılıyor.
Na-ion pillerin dikkat çeken bir diğer özelliği ise hammaddesi olan sodyumun lityuma kıyasla doğada çok daha yaygın bulunması. Bu durum, üretim maliyetlerinin düşmesine ve tedarik zincirinde daha sürdürülebilir bir yapının oluşmasına katkı sağlıyor.
Ayrıca bu piller, tehlikeli madde ve ağır metal içeriğinin düşük olması nedeniyle geri dönüşüm açısından da avantaj sağlıyor.
