Bilim insanları, pil ömrünün neden kısaldığını bulmuş olabilir

Günümüzdeher aygıtta şarj edilebilir pilleri görebilirsiniz. Lakin bu piller pek çok sefer şarj olsalar da, kullanım ömürleri sonsuz değildir ve giderek düşer Yeni bir çalışma, tam da bunun sebebine ışık tutuyor.

Dizüstü bilgisayarlar, tabletler ve cep telefonları benzeri günlük kullanımda olan çoğu aygıt şarj edilebilir pillere bağımlıdır. Bir lityum iyon pilin içinde, iki elektrot (anot ve katot) lityum iyonlarını depolar. Pilin içindeki bir elektrolit, iyonların anottan katoda hareket etmesini sağlar. Bu hareket, yük oluşturan elektronların salınmasına yol açan bir kimyasal zincir başlatır.

Ancak bir Stanford Üniversitesi’nin ekibinin yeni araştırması, lityum iyonlarıyla birlikte katoda doğru hareket eden bazı istenmeyen maddelerin de bulunduğunu öneriyor. Araştırma, hidrojen protonları ve elektronlarının da elektrolit içindeki moleküllerden koptuğunu ve zaman içerisinde katotta birikerek lityum iyonlarının yükü verimli bir şekilde iletememesine sebep olduğunu söylüyor. Bu birikme de, pillerin enerji depolama yeteneğini azaltıyor.

Bir dizi kimyasal tepki bu hidrojen sızıntısının daima olarak devam etmesini sağlıyor. Stanford Üniversitesi’nde fizikçi ve kimyager olan Gang Wan, Science News ile yaptığı görüşmede, pillerin kullanılmadıkları vakitlerde bile enerji kaybettiğini belirtti. Wan ve ekibinin, takibi zor olan hidrojeni belirleyerek pillerdeki enerji kaybı sürecinde oynadığı rolü bulmak amacıyla hidrojen yerine daha büyük bir sürümü olan döteryumu kullanması gerekti. Döteryum, hidrojenin tek protonuna ek olarak bir de nötronu olan bir hidrojen izotopudur.

Döteryumu pilin içindeki hareketini takip ettiler

Ekip, kütle spektrometrisi ve X-ışını görüntüleme tahlil tekniğini kullanarak, döteryumu pilin içindeki hareketini takip etti ve hidrojenin pil şarjının azalmasındaki temel tesirlerini buldu.

Çalışma, tahminen de daha çok önemli bir şekilde, bu sızan hidrojen moleküllerini üreten istenmeyen kimyasal değişiklikleri hedefleyerek pilleri güzelleştirmenin bir yolu olabileceğini gösteriyor. Lakin, pil tasarımcılarının daha güçlü piller üretme eforları sırasında katotların hidrojeni çekme yeteneğini arttırarak pil ömrünün kısalmasına sebep olmuş olabileceklerini de öneriyor ve kimi tasarım değişikliklerinin yapılmasının gerekebileceğini gösteriyor.

Elbette, buna çalışmalarda çoğu zaman olduğu aynıi, sorunun piller genelinde ne kadar yaygın olduğunun belirlenmesi için çok daha fazla araştırma yapılması gerekecek. Şayet bu sorun düşünüldüğü kadar geniş çaplıysa, pil dizaynlarında yapılacak gelişmeler yalnızca cihazlarımızı daha uzun süre kullanabilmemiz manasına gelmeyecek, benzer vakitte pil üretimi için sınırlı maden kaynaklarının da daha verimli kullanılabilmesini sağlayacak.

Çalışma Science mecmuasında yayınlandı.