Yeni Nesil Mikropiller 10 Kat Daha Güçlü

Çağımızda pillerin önemi çok farklı bir seviyeye ulaştı. Dolayısıyla yeni tasarımlar üzerinde çalışmalar devam ediyor. Mikropiller üzerindeki en yeni çalışmalardan biri hakkındaki detaylar yazımızda.

A- A+

30.10.2021 tarihli yazı 5114 kez okunmuştur.

Mikropil Anot Katot Enerji Kimyasal Güç

Piller, tarihsel olarak elektronik cihaz ve sistemlerin ölçeklendirilmesinde önemlidirler. Ölçeklendirilme, elektrikli arabalardan akıllı telefonlara kadar neredeyse tüm "kablosuz" cihazlarda geçerlidir; eşit veya daha iyi pil kapasitesini korurken pil boyutunu küçültmek büyük bir zorluktur. Mikropiller, bir cihazın sensörüne veya işlemci devresine yerleştirilecek kadar küçük pillerdir. Yeni nesil mikropiller ise şu anda piyasa bulunanlardan çok daha küçük ve m³ başına 10 kat güçlü. Ayrıca 1000 kat daha hızlı şarj edilebilir pillerdir.

►İlginizi Çekebilir: Voltaik Pil: İlk Bataryanın Doğuşu | Pillerin Tarihsel Gelişimi 2.Bölüm

Piller elektrot adı verilen iki elementin kimyasal reaksiyonuyla çalışırlar. Anot elektrodu, pilin güç kaynağı olarak kullanılması sırasında “oksidasyon” olarak adlandırılan yanma sonucunda elektronlarını serbest bırakır. Katot elektorudu ise, anot elektronlarının gittiği diğer taraftadır. Fakat bir üçüncü element olan “elektrolit” bu akışın doğrudan yapılmasını engeller. Pil, bir cihaza bağlı olduğunda, elektronlar bir elektrottan diğer elektroda akar. Bu sırada anodun yanma sürecinde bulunan ve elektrik yüklenen partikül olan iyonlar da, elektrolit olan kısımda hareket etme imkanı bulur. Katot elektrotuna ulaştıklarında ise, diğer taraftan gelen elektronlarla etkileşime girerler. Mikropillerde ise anot ve katot arasındaki bu süreç mikro boyutlarda yapılır.

►İlginizi Çekebilir: İlk Kuantum Fazlı Süper Akım Pili Geliştirildi

Uzmanlar, litografi ve elektrodepozisyon yöntemlerini kullanarak kalın, 3 boyutlu elektrotları olan ve her pil hücresi jel elektrolit dolu yeni bir mikropil üretim sürecini tanıttı. Yeni prototip piyasadaki herhangi bir mikropilden daha yüksek güç yoğunluğuna sahip.

Piyasadaki mikropillerde yer tasarrufu için çok ince anot katotlar vardır ancak günümüzdeki kablosuz iletim teknolojileri için gereken gücü karşılayamazlar. Daha kalın elektrotlar bu soruna çözüm olacak gibi görünebilir ama bu çözüm gereken yolu arttırır ve gücü azaltır. Sıvı elektrotla doldurulmuş, 3 boyutlu gözeneklere sahip elektrotların kullanılması mikropilin hacmini küçültür ama üretim aşamasında paketlenmesi neredeyse imkansızdır.

Yeni nesil mikropillerde ise jel elektroliti 3D gözenekli elektrotlara doldurabilen ve mikro pili hava geçirmez şekilde paketlenebilmesini sağlayan “kılcal doldurma” işlemi geliştirildi. Daha iyi kontrol sağlamak için sıvı elektrolit yerine jel elektrolit kullanıldı. Elektrolitin jel yapısı, “elektrolit” doku sızmadan önce pili kapatmak için daha fazla zaman kazancı sağlar. Sızıntıyı önlemek için jel elektrolitin kullanıması sıvı elektrolitlere kıyasla daha güvenli bir lityum-iyon pil yapısı sağlar.

Yeni nesil mikropillerin sahip olduğu güç kapasitesi, şimdiye kadar ki mikropillerden on kat daha iyi. Piller, ilk sahip oldukları kapasitelerinin %75'ini koruyarak normal koşullarda 200 çevrime ulaşmaları mümkün. Araştırmacılar mikropilin, başka bir güç kaynağına ihtiyaç durmadan 132 gün boyunca güç sağlayabileceği söylediler. Yeni nesil mikropiller, pil uzmanları ve üreticileri tarafından heyecanla karşılandıysa da, buluşun piyasaya uygun hale getirilmesi daha çok uzun zaman alacak gibi görünüyor.

Kaynak:

► allaboutcircuits.com
► BBC