Nature Materials Dergisi’nde yayınlanan yeni bir çalışmaya göre, bilim insanları, araştırmacıların daha verimli pil geliştirmesine katkı sunabilecek, ender, camsı bir metal keşfettiler.
Deneylerde, California San Diego Üniversitesi ve Idaho Ulusal Laboratuvarı’ndan malzemebilimciler, lityum pillerde şarj işlemini yavaşlattıklarında daha iyi performans elde edebildiklerini buldular.
Yavaşlama, pil elektrodlarının atomları dağınık bie şekilde toplamasını sağlıyordu.
Yavaşlatılmış şarj süresince araştırmacılar, daha once hiç görülmemiş kristal olmayan camsı bir lityum oluşumu gözlemlediler.
Pil performansını artırmasının yanı sıra, araştırmacılar işlemlerinin diğer camsı metalleri tanımlamada da kullanılabileceğini belirtiyorlar.
Pil şarjı sırasında lityum atomları anodun, yani pilin pozitif yüklü kutbunda toplanıyor. Toplanma esnasında düzensiz kalıplar takip edildiğinden, şarj performansı değişkenlik gösteriyor.
Araştırmacılar, toplanma modellerinin çekirdeklenme süreci adı verilen ilk birkaç lityum atomunun birikmesiyle belirlendiğini varsaydılar.
Idaho Ulusal Laboratuvarı araştırmacısı Gorakh Pawar bir haber bülteninde “Bu ilk çekirdeklenme pil performansınızı ve güvenliğinizi etkileyebilir” dedi.
Biliminsanları, çekirdeklenme sürecini başlatan atomik embriyoları izlemek için sıvı-nitrojen soğutmalı güçlü bir elektron mikroskobu kullandılar. Bilgisayar modelleri, araştırmacıların görüntüleri yorumlamasında yardımcı oldu.
Araştırmacılar, belirli şarj koşullarının kristal lityum yerine amorf, cam benzeri lityum ürettiğini fark ettiler.
Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’da Nano-mühendislik Profesörü Shirley Meng, “Gerçek takım çalışması, deneysel verileri güvenle yorumlamamızı sağladı, çünkü sayısal modelleme karmaşıklığın çözülmesine yardımcı oldu” dedi.
Daha önce, bilim insanları camsı metaller üretmek için alaşımları (farklı metallerin karışımları) kullanmak zorunda kalıyorlardı. Son keşif, bilim insanlarının ilk kez saf amorf bir metali doğrudan gözlemlediklerine işaret ediyor.
Camsı metal çekirdeklenme sürecine başladığında, lityum embriyoların şarj işlemi boyunca amorf kalma olasılığı arttı ve pil performansını yükseldi.
Araştırmacılar, camsı metal embriyoların oluşumuna izin verilen daha yavaş bir biriktirme oranı buldular. Bu, bilim insanlarının beklentilerinin tersi yöndeydi. Başlangıçta, daha yavaş bir birikim hızının atomların daha katı oluşumlarda birleşmesine izin vereceğini varsaydılar.
Camsı metallerin oluşumu için ideal koşulları belirlemek için bilgisayar algoritmalarını kullandıktan sonra, bilim insanlaro başarıyla dört reaktif camsı metal form daha ürettiler.
Araştırmacılar, pil performansını artırmanın yanı sıra, çalışmalarının çeşitli uygulamalar için camsı metallerin üretilmesini destekleyebileceğini öne sürüyorlar.