Alüminyum-iyon piller, alüminyum iyonlarının yük taşıyıcı olarak görev yaptığışarj edilebilir bir pil sınıfıdır. Alüminyum, iyon başına üç elektron değiştirebilir. Bu, bir Al3+ eklenmesinin üç Li+ iyonuna eşdeğer olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, Al3+ (0,54 Å ) ve Li+ (0,76 Å) iyon yarıçapları benzer olduğundan, önemli ölçüde daha yüksek sayıda elektron ve Al3+ iyonları katotlar tarafından çok az hasarla kabul edilebilir. Al, Li'nin 50 katı (23,5 megavat-saat m-3) enerji yoğunluğuna sahiptir ve bu kömürden bile yüksektir.
Üç değerlikli yük taşıyıcı Al3+, bu pilin hem avantajı hem de dezavantajıdır. Bir iyon tarafından 3 birim yük aktarımı, enerji depolama kapasitesini önemli ölçüde artırırken, elektrotların üç değerlikli bir katyon ile interkalasyonu, iyi tanımlanmış elektrokimyasal davranış için çok güçlüdür.
Şarj edilebilir alüminyum bazlı piller, yüksek kapasite ile birlikte düşük maliyet ve düşük yanıcılık olanakları sunar. Alüminyumun inert ve olağan ortamda kullanım kolaylığı, önemli güvenlik avantajları, bu alüminyum daha küçük olma potansiyeli sağlar. Al-ion piller ayrıca daha fazla şarj-deşarj döngüsüne sahip olabilir. Böylece, Al-ion piller, Li-ion pillerin yerini alma potansiyeline sahiptir.
Tasarım
Diğer piller gibi, alüminyum iyon piller de bir elektrolitle bağlanan iki elektrot içerir. Hareketli iyonun Li + olduğu lityum-iyon pillerin aksine, alüminyum elektrolitte klorürle genellikle AlCl4− veya Al2Cl7− şeklinde bir anyonik mobil yük taşıyıcı olarak yer alır.
Bir pilin verebileceği enerji miktarı, pil hücresinin voltajı, kapasitesi ve pilin kimyasal bileşimi gibi faktörlere bağlıdır. Pillerin enerji çıkış seviyeleri şu şekilde en üst düzeye çıkarabilir:
- İki elektrot arasındaki kimyasal potansiyel farkını artırarak,
- Reaktanların kütlesini azaltarak,
- Elektrolitin kimyasal reaksiyonlarla değiştirilmesini önleyerek.
Elektrokimya
Anot yarı reaksiyonu:
Katot yarı reaksiyonu:
İki yarım reaksiyonun birleştirilmesi aşağıdaki reaksiyonu verir:
Lityum-iyon karşılaştırması
Alüminyum-iyon piller, kavramsal olarak lityum-iyon pillere benzer, ancak lityum yerine bir alüminyum yük taşıyıcıya sahiptir. Alüminyum iyon piller için teorik voltaj, lityum iyon pillerden daha düşükken, sırasıyla 2,65V ve 4V, alüminyum iyon piller için teorik enerji yoğunluğu potansiyeli 1060' (Lityum iyon 406) Wh/kg dır.
Günümüzün lityum iyon pilleri, yüksek güç ve yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Ayrıca kısa devre yapıp alev alabilen dendritler geliştirebilirler. Alüminyum ayrıca 3 elektronu nedeniyle enerjiyi daha verimli aktarır. Alüminyum, lityumdan daha bol ve ucuzdur.
Zorluklar
Alüminyum-iyon piller bugüne kadar nispeten kısa bir raf ömrüne sahipti. Isı, şarj hızı ve çevrim pilin kapasitesini birlikte önemli ölçüde etkileyebilir. Sebeplerden biri grafit anodun kırılmasıdır. Al atomları Li atomlarından çok daha büyüktür.
İyonik elektrolitler, korozyonu en aza indirerek cihazların güvenlik ve uzun vadeli kararlılığını artırırken pahalıdır ve bu nedenle uygun olmayabilir.
Araştırma
Araştırma ekipleri daha iyi pil üretmek için alüminyum üzerinde deneyler yapıyor. Gereksinimler arasında maliyet, dayanıklılık, kapasite, şarj hızı ve güvenlik yer alır.
Anot
Cornell Üniversitesi
Araştırmacılar 2021 de pil şarj olurken kovalent bağlanma yoluyla alüminyum katmanlarının iç içe geçmiş bir karbon fiber yapı üzerinde eşit şekilde biriktiği 3 boyutlu anot kullanan bir hücreyi duyurdu. Kalın anot, daha hızlı kinetiklere sahipti ve prototip, arıza belirtisi olmadan 10 bin döngü boyunca çalıştı.
Elektrolit
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı 2010 civarında 1.060 Wh/kg enerji üreten yüksek yoğunluklu bir cihaz geliştirdi ve patentini aldı. ORNL, hidrojen gazı üretebilen ve anodu aşındırabilen tipik sulu elektrolit yerine iyonik bir elektrolit kullandı. Elektrolit, fazla alüminyum triklorür ile 3-etil-1-metilimidazolyum klorürden yapılmıştır. Bununla birlikte, iyonik elektrolitler daha az iletkendir ve güç yoğunluğunu azaltır. Anot/katot ayrımının azaltılması, sınırlı iletkenliği dengeleyebilir ancak ısınmaya neden olur. ORNL, korozyonu daha da azaltan, spinel manganez oksitten oluşan bir katot tasarladı.
Katot
Cornell Üniversitesi
2011 de ORNL ile aynı elektroliti kullanan bir araştırma ekibi katot için vanadyum oksit nanoteller kullandı. Vanadyum oksit, daha büyük yüzey alanına ve katot ile anot arasında azaltılmış yola sahip açık bir kristal yapıya sahiptir. Cihaz büyük bir çıkış voltajı üretti. Bununla birlikte, pilin düşük bir vardı.
Stanford Üniversitesi
Nisan 2015'te Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, şarj süresi yaklaşık bir dakika olan (pilin kapasitesi belirtilmemiş) bir alüminyum-iyon pil geliştirdiklerini iddia ettiler. Hücreleri yaklaşık 2 volt, iki hücre dizi halinde bağlanırsa 4 volt sağlar. Prototip, kapasite kaybı olmadan 7.500'den fazla şarj-deşarj döngüsü sürdü.
Pil, bir alüminyum anot, sıvı elektrolit, izolasyon köpüğü ve bir grafit katottan yapılmıştı. Şarj işlemi sırasında, AlCl<sub id="mwmw">4</sub><sup id="mwnA">-</sup> iyonları grafen istiflenmiş katmanlar arasında bir araya gelir. Boşaltma sırasında, AlCl4− iyonları grafit boyunca hızla deinterkalasyona uğrar. Hücre, kapasite düşüşü olmadan 10.000'den fazla döngüye dayandı. Hücre kararlı, toksik değil, bükülebilir ve alev almıyordu.
2016 yılında laboratuvar, pahalı bir elektrolit kullanarak bir motosiklete güç sağlamak üzere Tayvan'ın Endüstriyel Teknoloji Araştırma Enstitüsü (ITRI) ile işbirliği yaparak bu hücreleri test etti. 2017'de, 2015 modelinin maliyetinin yaklaşık %1'i kadar olan üre bazlı bir elektrolit test edildi. Batarya ~%99,7 Coulombic verimlilik ve 100 mA/g katot kapasitesinde 73 mAh/g
(1,4 C) oransal güç sağladı.
ALION Projesi
Malzeme üreticileri ve pil montajcılarından oluşan bir konsorsiyum tarafından ALION projesi Haziran 2015'te LEITAT araştırma enstitüsü tarafından yönetilen bir Avrupa Ufuk 2020 projesi olarak başlatıldı. Projenin amacı, merkezi olmayan kaynaklardan büyük ölçekli depolama için kullanılabilecek bir prototip Al-ion pil geliştirmektir. Projede 400 Wh/kg enerji yoğunluğu, 48 volt voltaj ve 3000 döngü şarj-deşarj ömrü elde edilmeye çalışılmıştır. Pil paketlerinin 3D baskısı, 6 ila 72 volt arasında değişen voltajlarla geliştirilmiş büyük Al-iyon hücreler üretimini olanaklı kıldı.
Maryland Üniversitesi
Maryland ekibi 2016 yılında katot olarak kükürt/karbon bileşimi kullanan bir alüminyum/kükürt pili bildirdi. Kimya, 1340 Wh/kg'lık bir teorik enerji yoğunluğu sağlıyor. Prototip hücre, 20'den fazla döngü için 800 Wh/kg enerji yoğunluğu göstermişti.
MİT
MIT araştırmaları 2022'de eriyik bir kloro-alüminat elektrolitiyle ayrılmış bir alüminyum anot ve bir kükürt katot dahil olmak üzere ucuz ve yanıcı olmayan bileşenler kullanan bir tasarım bildirdi. Prototip, yüzlerce şarj döngüsüne dayandı ve hızlı bir şekilde şarj oldu. Piller 200 °C (392 °F) kadar sıcaklıklarda çalışabilirler ve 110 santigrad ta 25 °C (77 °F) olduğundan 25 kat daha hızlı şarj olur. Bu sıcaklık, şarj/deşarj döngüsü ile korunabilir. Tuzun erime noktası düşüktür ve dendrit oluşumunu engeller. Potansiyel bir uygulama, önceden şarj edilmiş bir pilin, istasyonun elektrik hattında maliyetli bir yükseltme yapmadan aynı anda daha fazla aracı şarj etmesine izin verebileceği şarj istasyonlarıdır. Araştırmacılardan birinin ortak kurduğu yan şirket Avanti, çalışmayı ticarileştirmeye çalışıyor.
Chalmers Teknoloji Üniversitesi ve Slovenya Ulusal Kimya Enstitüsü
2019'da araştırmacılar, bir alüminyum iyon pilde katot için antrakinon kullanmayı önerdiler.
Queensland Teknoloji Üniversitesi
Queensland Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar 2019'da sulu elektrolitli Alüminyum iyon pil için katot olarak kriptomelan bazlı elektrotlar geliştirdi.
Clemson Üniversitesi
2017'de Clemson Nanomalzemeler Enstitüsündeki araştırmacılar, tetrakloroalüminat (AlCl-4) interkalasyonu için grafen kullandı. Ekip, alüminyum anotlar, bozulmamış veya modifiye edilmiş birkaç katmanlı grafen katot ve elektrolit olarak AlCl3 tuzu içeren bir iyonik sıvı içeren piller yaptı. Pilin 200 Wh/kg enerji yoğunluğuyla 10.000'den fazla döngüde çalışabileceğini iddia ettiler.
Zhejiang Üniversitesi
Bir Zhejiang Üniversitesi ekibi Aralık 2017'de katot olarak grafen film, anot olarak metalik alüminyum kullanan bir pil duyurdu.
3H3C (Trihigh Tricontinuous) tasarımı, mükemmel elektrokimyasal özelliklere sahip bir grafen film katoduyla sonuçlanır. Sıvı kristal grafen yüksek oranda yönlendirilmiş bir yapı oluşturdu. Basınç altında yüksek sıcaklıkta tavlama, yüksek kaliteli ve yüksek kanallı bir grafen yapısı üretti. İddia edilen özellikler:
- 250 bin döngüden sonra orijinal kapasitenin yüzde 91,7'sini korudu.
- 1,1 saniye şarj süresi.
- Sıcaklık aralığı: -40 ila 120 C.
- Mevcut kapasite: 111 mAh/g, 400 A/g
- Bükülebilir ve yanmaz.
- Düşük enerji yoğunluğu
Redoks pili
Başka bir yaklaşım, şarj ve deşarj için redoks reaksiyonlarını kullanmaktır. Yüklemede alüminyum oksit veya alüminyum hidroksit bir elektrolizle iyonik alüminyuma dönüştürülür. Bu 800 °C (1.470 °F) sıcaklık gerektirir. Bir rapor, olası verimliliği yaklaşık %65 olarak tahmin ediyordu. İyonik alüminyum havanın varlığında oksitlenmesine rağmen, bu enerji depolama kapasitesinin %1'inden daha azına mal olur.
Pilin boşaltılması, alüminyumun tipik olarak 100 °C'nin altındaki sıcaklıklarda suyla oksitlenmesiyle alüminyum hidroksit ve iyonik hidrojen verir. İkincisi, bir yakıt hücresi aracılığıyla elektrik üretebilir. Yakıt hücresindeki oksidasyon, alan veya su ısıtmasını destekleyebilen ısı üretir.
Daha yüksek sıcaklıktaki bir süreç, endüstriyel uygulamaları destekleyebilir. 200'°C ın üzerinde çalışır, alüminyum oksit, hidrojen ve ek ısı üretmek için alüminyumu buharla reaksiyona sokar.
İyonik alüminyum izabe tesisinde depolanabilir. Bir yaklaşım, pili bir izabe tesisinde şarj eder ve güç ve ısıya ihtiyaç duyulan her yerde kullanılabilir. Alternatif olarak, maksimum gidiş-dönüş verimliliği için ısının izabe tesisinde kullanılması gerekmesine rağmen, izabe tesisinde nakliyeye gerek kalmadan elektrik şebekesi beslenebilir.
Ayrıca bakınız
- Alüminyum hava pili
- Metal hava pili
- Pil türlerinin karşılaştırılması
- Pil türlerinin listesi
- Enerji yoğunluğu
Kaynakça
- ^ Zafar (21 Mart 2017). "Cathode materials for rechargeable aluminum batteries: current status and progress". Journal of Materials Chemistry A (İngilizce). 5 (12): 5646-5660. doi:10.1039/C7TA00282C. ISSN 2050-7496. 14 Nisan 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 14 Nisan 2023.
- ^ a b Das (2017). "Aluminum-ion batteries: developments and challenges". Journal of Materials Chemistry A. 5 (14): 6347-6367. doi:10.1039/c7ta00228a.
- ^ a b c d e . New Atlas (İngilizce). 24 Ağustos 2022. 24 Ağustos 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ağustos 2022. Yazar
|ad1=
eksik|soyadı1=
() - ^ Eftekhari (2017). "Electrochemical Energy Storage by Aluminum As a Lightweight and Cheap Anode/Charge Carrier". Sustainable Energy & Fuels. 1 (6): 1246-1264. doi:10.1039/C7SE00050B.
- ^ a b c Lin (6 Nisan 2015). "An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery". Nature. 520 (7547): 324-328. doi:10.1038/nature14340. (PMID) 25849777.
- ^ a b c . Graphene-info. 2 Mart 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2018.
- ^ a b c Armand (2008). "Building better batteries". Nature. 451 (7179): 652-657. doi:10.1038/451652a. (PMID) 18256660.
- ^ a b c (PDF). web.ornl.gov. Oak Ridge National Laboratory. 19 Kasım 2015 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2014.
- ^ . the Newsstand. 18 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2018.
- ^ a b (PDF). web.ornl.gov. Oak Ridge National Laboratory. 12 Nisan 2015 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Kasım 2014.
- ^ Dai (April 2015). "An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery". Nature. 520 (7547): 324-328. doi:10.1038/nature14340. ISSN 1476-4687. (PMID) 25849777.
- ^ Passerini (1 Ocak 2017). "Ionic Liquid Electrolytes for Safer Lithium Batteries I. Investigation around Optimal Formulation". Journal of the Electrochemical Society. 164 (1): A6026-A6031. doi:10.1149/2.0051701jes. ISSN 0013-4651.
- ^ . New Atlas (İngilizce). 6 Nisan 2021. 6 Nisan 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Nisan 2021. Yazar
|ad1=
eksik|soyadı1=
() - ^ a b . machinedesign.com. machine design. 23 Mart 2012. 2 Mayıs 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Kasım 2014.
- ^ Jayaprakash (2011). "The rechargeable aluminum-ion battery" (PDF). Chemical Communications. rsc. 47 (47): 12610-2. doi:10.1039/C1CC15779E. (PMID) 22051794. 22 Şubat 2014 tarihinde kaynağından (PDF). Erişim tarihi: 14 Nisan 2023.
- ^ Aluminum-Ion Battery Cell Is Durable, Fast-Charging, Bendable: Stanford Inventors (Video) 4 Nisan 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., John Voelcker, 8 April 2015, Green Car Reports
- ^ . scientificamerican.com. 15 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ Lin (9 Nisan 2015). "An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery". Nature. 520 (7547): 324-328. doi:10.1038/nature14340. (PMID) 25849777. 14 Nisan 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 14 Nisan 2023 – www.nature.com vasıtasıyla.
- ^ . Industrial Technology Research Institute. 15 Kasım 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mart 2018.
- ^ . Stanford News Service. 7 Şubat 2017. 7 Şubat 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2018.
- ^ Angell (2017). "High Coulombic efficiency aluminum-ion battery using an AlCl3-urea ionic liquid analog electrolyte". PNAS. 114 (5): 834-839. arXiv:1611.09951 $2. doi:10.1073/pnas.1619795114. (PMC) 5293044 $2. (PMID) 28096353.
- ^ HIGH SPECIFIC ENERGY ALUMINIUM-ION RECHARGEABLE DECENTRALIZED ELECTRICITY GENERATION SOURCES 19 Kasım 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde . on
- ^ . 15 Aralık 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ . Leitat Projects Blog. 11 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Temmuz 2019.
- ^ Gao (16 Ağustos 2016). "A Rechargeable Al/S Battery with an Ionic-Liquid Electrolyte". Angewandte Chemie International Edition. 55 (34): 9898-9901. doi:10.1002/anie.201603531. ISSN 1521-3773. (PMID) 27417442.
- ^ a b . New Atlas (İngilizce). 25 Ağustos 2022. 25 Ağustos 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ağustos 2022. Yazar
|ad1=
eksik|soyadı1=
() - ^ . ZME Science (İngilizce). 26 Ağustos 2022. 26 Ağustos 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ağustos 2022. Yazar
|ad1=
eksik|soyadı1=
() - ^ . OilPrice.com (İngilizce). 1 Ekim 2019. 2 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Ekim 2019. Yazar
|ad1=
eksik|soyadı1=
() - ^ Joseph (2019). "Reversible Intercalation of Multivalent Al3+ Ions into Potassium-Rich Cryptomelane Nanowires for Aqueous Rechargeable Al-Ion Batteries". ChemSusChem (İngilizce). 12 (16): 3753-3760. doi:10.1002/cssc.201901182. ISSN 1864-564X. (PMID) 31102343.
- ^ . eeNews. 2017. 21 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ . Elektor. 15 Şubat 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ . www.xinhuanet.com. 23 Aralık 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Aluminyum iyon piller aluminyum iyonlarinin yuk tasiyici olarak gorev yaptigisarj edilebilir bir pil sinifidir Aluminyum iyon basina uc elektron degistirebilir Bu bir Al3 eklenmesinin uc Li iyonuna esdeger oldugu anlamina gelir Bu nedenle Al3 0 54 A ve Li 0 76 A iyon yaricaplari benzer oldugundan onemli olcude daha yuksek sayida elektron ve Al3 iyonlari katotlar tarafindan cok az hasarla kabul edilebilir Al Li nin 50 kati 23 5 megavat saat m 3 enerji yogunluguna sahiptir ve bu komurden bile yuksektir Uc degerlikli yuk tasiyici Al3 bu pilin hem avantaji hem de dezavantajidir Bir iyon tarafindan 3 birim yuk aktarimi enerji depolama kapasitesini onemli olcude artirirken elektrotlarin uc degerlikli bir katyon ile interkalasyonu iyi tanimlanmis elektrokimyasal davranis icin cok gucludur Sarj edilebilir aluminyum bazli piller yuksek kapasite ile birlikte dusuk maliyet ve dusuk yanicilik olanaklari sunar Aluminyumun inert ve olagan ortamda kullanim kolayligi onemli guvenlik avantajlari bu aluminyum daha kucuk olma potansiyeli saglar Al ion piller ayrica daha fazla sarj desarj dongusune sahip olabilir Boylece Al ion piller Li ion pillerin yerini alma potansiyeline sahiptir TasarimDiger piller gibi aluminyum iyon piller de bir elektrolitle baglanan iki elektrot icerir Hareketli iyonun Li oldugu lityum iyon pillerin aksine aluminyum elektrolitte klorurle genellikle AlCl4 veya Al2Cl7 seklinde bir anyonik mobil yuk tasiyici olarak yer alir Bir pilin verebilecegi enerji miktari pil hucresinin voltaji kapasitesi ve pilin kimyasal bilesimi gibi faktorlere baglidir Pillerin enerji cikis seviyeleri su sekilde en ust duzeye cikarabilir Iki elektrot arasindaki kimyasal potansiyel farkini artirarak Reaktanlarin kutlesini azaltarak Elektrolitin kimyasal reaksiyonlarla degistirilmesini onleyerek ElektrokimyaAnot yari reaksiyonu Al 7AlCl4 4Al2Cl7 3e displaystyle ce Al 7AlCl4 lt gt 4Al2Cl7 3e Katot yari reaksiyonu 2MnO2 Li e LiMn2O4 displaystyle ce 2MnO2 Li e lt gt LiMn2O4 Iki yarim reaksiyonun birlestirilmesi asagidaki reaksiyonu verir Al 7AlCl4 6MnO2 3Li 4Al2Cl7 3LiMn2O4 displaystyle ce Al 7AlCl4 6MnO2 3Li lt gt 4Al2Cl7 3LiMn2O4 Lityum iyon karsilastirmasiAluminyum iyon piller kavramsal olarak lityum iyon pillere benzer ancak lityum yerine bir aluminyum yuk tasiyiciya sahiptir Aluminyum iyon piller icin teorik voltaj lityum iyon pillerden daha dusukken sirasiyla 2 65V ve 4V aluminyum iyon piller icin teorik enerji yogunlugu potansiyeli 1060 Lityum iyon 406 Wh kg dir Gunumuzun lityum iyon pilleri yuksek guc ve yuksek enerji yogunluguna sahiptir Ayrica kisa devre yapip alev alabilen dendritler gelistirebilirler Aluminyum ayrica 3 elektronu nedeniyle enerjiyi daha verimli aktarir Aluminyum lityumdan daha bol ve ucuzdur ZorluklarAluminyum iyon piller bugune kadar nispeten kisa bir raf omrune sahipti Isi sarj hizi ve cevrim pilin kapasitesini birlikte onemli olcude etkileyebilir Sebeplerden biri grafit anodun kirilmasidir Al atomlari Li atomlarindan cok daha buyuktur Iyonik elektrolitler korozyonu en aza indirerek cihazlarin guvenlik ve uzun vadeli kararliligini artirirken pahalidir ve bu nedenle uygun olmayabilir ArastirmaArastirma ekipleri daha iyi pil uretmek icin aluminyum uzerinde deneyler yapiyor Gereksinimler arasinda maliyet dayaniklilik kapasite sarj hizi ve guvenlik yer alir Anot Cornell Universitesi Arastirmacilar 2021 de pil sarj olurken kovalent baglanma yoluyla aluminyum katmanlarinin ic ice gecmis bir karbon fiber yapi uzerinde esit sekilde biriktigi 3 boyutlu anot kullanan bir hucreyi duyurdu Kalin anot daha hizli kinetiklere sahipti ve prototip ariza belirtisi olmadan 10 bin dongu boyunca calisti Elektrolit Oak Ridge Ulusal Laboratuvari Oak Ridge Ulusal Laboratuvari 2010 civarinda 1 060 Wh kg enerji ureten yuksek yogunluklu bir cihaz gelistirdi ve patentini aldi ORNL hidrojen gazi uretebilen ve anodu asindirabilen tipik sulu elektrolit yerine iyonik bir elektrolit kullandi Elektrolit fazla aluminyum triklorur ile 3 etil 1 metilimidazolyum klorurden yapilmistir Bununla birlikte iyonik elektrolitler daha az iletkendir ve guc yogunlugunu azaltir Anot katot ayriminin azaltilmasi sinirli iletkenligi dengeleyebilir ancak isinmaya neden olur ORNL korozyonu daha da azaltan spinel manganez oksitten olusan bir katot tasarladi Katot Cornell Universitesi 2011 de ORNL ile ayni elektroliti kullanan bir arastirma ekibi katot icin vanadyum oksit nanoteller kullandi Vanadyum oksit daha buyuk yuzey alanina ve katot ile anot arasinda azaltilmis yola sahip acik bir kristal yapiya sahiptir Cihaz buyuk bir cikis voltaji uretti Bununla birlikte pilin dusuk bir vardi Stanford Universitesi Nisan 2015 te Stanford Universitesi ndeki arastirmacilar sarj suresi yaklasik bir dakika olan pilin kapasitesi belirtilmemis bir aluminyum iyon pil gelistirdiklerini iddia ettiler Hucreleri yaklasik 2 volt iki hucre dizi halinde baglanirsa 4 volt saglar Prototip kapasite kaybi olmadan 7 500 den fazla sarj desarj dongusu surdu Pil bir aluminyum anot sivi elektrolit izolasyon kopugu ve bir grafit katottan yapilmisti Sarj islemi sirasinda AlCl lt sub id mwmw gt 4 lt sub gt lt sup id mwnA gt lt sup gt iyonlari grafen istiflenmis katmanlar arasinda bir araya gelir Bosaltma sirasinda AlCl4 iyonlari grafit boyunca hizla deinterkalasyona ugrar Hucre kapasite dususu olmadan 10 000 den fazla donguye dayandi Hucre kararli toksik degil bukulebilir ve alev almiyordu 2016 yilinda laboratuvar pahali bir elektrolit kullanarak bir motosiklete guc saglamak uzere Tayvan in Endustriyel Teknoloji Arastirma Enstitusu ITRI ile isbirligi yaparak bu hucreleri test etti 2017 de 2015 modelinin maliyetinin yaklasik 1 i kadar olan ure bazli bir elektrolit test edildi Batarya 99 7 Coulombic verimlilik ve 100 mA g katot kapasitesinde 73 mAh g 1 4 C oransal guc sagladi ALION Projesi Malzeme ureticileri ve pil montajcilarindan olusan bir konsorsiyum tarafindan ALION projesi Haziran 2015 te LEITAT arastirma enstitusu tarafindan yonetilen bir Avrupa Ufuk 2020 projesi olarak baslatildi Projenin amaci merkezi olmayan kaynaklardan buyuk olcekli depolama icin kullanilabilecek bir prototip Al ion pil gelistirmektir Projede 400 Wh kg enerji yogunlugu 48 volt voltaj ve 3000 dongu sarj desarj omru elde edilmeye calisilmistir Pil paketlerinin 3D baskisi 6 ila 72 volt arasinda degisen voltajlarla gelistirilmis buyuk Al iyon hucreler uretimini olanakli kildi Maryland Universitesi Maryland ekibi 2016 yilinda katot olarak kukurt karbon bilesimi kullanan bir aluminyum kukurt pili bildirdi Kimya 1340 Wh kg lik bir teorik enerji yogunlugu sagliyor Prototip hucre 20 den fazla dongu icin 800 Wh kg enerji yogunlugu gostermisti MIT MIT arastirmalari 2022 de eriyik bir kloro aluminat elektrolitiyle ayrilmis bir aluminyum anot ve bir kukurt katot dahil olmak uzere ucuz ve yanici olmayan bilesenler kullanan bir tasarim bildirdi Prototip yuzlerce sarj dongusune dayandi ve hizli bir sekilde sarj oldu Piller 200 C 392 F kadar sicakliklarda calisabilirler ve 110 santigrad ta 25 C 77 F oldugundan 25 kat daha hizli sarj olur Bu sicaklik sarj desarj dongusu ile korunabilir Tuzun erime noktasi dusuktur ve dendrit olusumunu engeller Potansiyel bir uygulama onceden sarj edilmis bir pilin istasyonun elektrik hattinda maliyetli bir yukseltme yapmadan ayni anda daha fazla araci sarj etmesine izin verebilecegi sarj istasyonlaridir Arastirmacilardan birinin ortak kurdugu yan sirket Avanti calismayi ticarilestirmeye calisiyor Chalmers Teknoloji Universitesi ve Slovenya Ulusal Kimya Enstitusu 2019 da arastirmacilar bir aluminyum iyon pilde katot icin antrakinon kullanmayi onerdiler Queensland Teknoloji Universitesi Queensland Teknoloji Universitesi nden arastirmacilar 2019 da sulu elektrolitli Aluminyum iyon pil icin katot olarak kriptomelan bazli elektrotlar gelistirdi Clemson Universitesi 2017 de Clemson Nanomalzemeler Enstitusundeki arastirmacilar tetrakloroaluminat AlCl 4 interkalasyonu icin grafen kullandi Ekip aluminyum anotlar bozulmamis veya modifiye edilmis birkac katmanli grafen katot ve elektrolit olarak AlCl3 tuzu iceren bir iyonik sivi iceren piller yapti Pilin 200 Wh kg enerji yogunluguyla 10 000 den fazla dongude calisabilecegini iddia ettiler Zhejiang Universitesi Bir Zhejiang Universitesi ekibi Aralik 2017 de katot olarak grafen film anot olarak metalik aluminyum kullanan bir pil duyurdu 3H3C Trihigh Tricontinuous tasarimi mukemmel elektrokimyasal ozelliklere sahip bir grafen film katoduyla sonuclanir Sivi kristal grafen yuksek oranda yonlendirilmis bir yapi olusturdu Basinc altinda yuksek sicaklikta tavlama yuksek kaliteli ve yuksek kanalli bir grafen yapisi uretti Iddia edilen ozellikler 250 bin donguden sonra orijinal kapasitenin yuzde 91 7 sini korudu 1 1 saniye sarj suresi Sicaklik araligi 40 ila 120 C Mevcut kapasite 111 mAh g 400 A g Bukulebilir ve yanmaz Dusuk enerji yogunluguRedoks pili Baska bir yaklasim sarj ve desarj icin redoks reaksiyonlarini kullanmaktir Yuklemede aluminyum oksit veya aluminyum hidroksit bir elektrolizle iyonik aluminyuma donusturulur Bu 800 C 1 470 F sicaklik gerektirir Bir rapor olasi verimliligi yaklasik 65 olarak tahmin ediyordu Iyonik aluminyum havanin varliginda oksitlenmesine ragmen bu enerji depolama kapasitesinin 1 inden daha azina mal olur Pilin bosaltilmasi aluminyumun tipik olarak 100 C nin altindaki sicakliklarda suyla oksitlenmesiyle aluminyum hidroksit ve iyonik hidrojen verir Ikincisi bir yakit hucresi araciligiyla elektrik uretebilir Yakit hucresindeki oksidasyon alan veya su isitmasini destekleyebilen isi uretir Daha yuksek sicakliktaki bir surec endustriyel uygulamalari destekleyebilir 200 C in uzerinde calisir aluminyum oksit hidrojen ve ek isi uretmek icin aluminyumu buharla reaksiyona sokar Iyonik aluminyum izabe tesisinde depolanabilir Bir yaklasim pili bir izabe tesisinde sarj eder ve guc ve isiya ihtiyac duyulan her yerde kullanilabilir Alternatif olarak maksimum gidis donus verimliligi icin isinin izabe tesisinde kullanilmasi gerekmesine ragmen izabe tesisinde nakliyeye gerek kalmadan elektrik sebekesi beslenebilir Ayrica bakinizAluminyum hava pili Metal hava pili Pil turlerinin karsilastirilmasi Pil turlerinin listesi Enerji yogunluguKaynakca Zafar 21 Mart 2017 Cathode materials for rechargeable aluminum batteries current status and progress Journal of Materials Chemistry A Ingilizce 5 12 5646 5660 doi 10 1039 C7TA00282C ISSN 2050 7496 14 Nisan 2023 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 14 Nisan 2023 a b Das 2017 Aluminum ion batteries developments and challenges Journal of Materials Chemistry A 5 14 6347 6367 doi 10 1039 c7ta00228a a b c d e New Atlas Ingilizce 24 Agustos 2022 24 Agustos 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 31 Agustos 2022 Yazar ad1 eksik soyadi1 yardim Eftekhari 2017 Electrochemical Energy Storage by Aluminum As a Lightweight and Cheap Anode Charge Carrier Sustainable Energy amp Fuels 1 6 1246 1264 doi 10 1039 C7SE00050B a b c Lin 6 Nisan 2015 An ultrafast rechargeable aluminium ion battery Nature 520 7547 324 328 doi 10 1038 nature14340 PMID 25849777 a b c Graphene info 2 Mart 2018 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 1 Mart 2018 a b c Armand 2008 Building better batteries Nature 451 7179 652 657 doi 10 1038 451652a PMID 18256660 a b c PDF web ornl gov Oak Ridge National Laboratory 19 Kasim 2015 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi Erisim tarihi 30 Ekim 2014 the Newsstand 18 Ekim 2017 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 1 Mart 2018 a b PDF web ornl gov Oak Ridge National Laboratory 12 Nisan 2015 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi Erisim tarihi 12 Kasim 2014 Dai April 2015 An ultrafast rechargeable aluminium ion battery Nature 520 7547 324 328 doi 10 1038 nature14340 ISSN 1476 4687 PMID 25849777 Passerini 1 Ocak 2017 Ionic Liquid Electrolytes for Safer Lithium Batteries I Investigation around Optimal Formulation Journal of the Electrochemical Society 164 1 A6026 A6031 doi 10 1149 2 0051701jes ISSN 0013 4651 New Atlas Ingilizce 6 Nisan 2021 6 Nisan 2021 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 11 Nisan 2021 Yazar ad1 eksik soyadi1 yardim a b machinedesign com machine design 23 Mart 2012 2 Mayis 2013 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 12 Kasim 2014 Jayaprakash 2011 The rechargeable aluminum ion battery PDF Chemical Communications rsc 47 47 12610 2 doi 10 1039 C1CC15779E PMID 22051794 22 Subat 2014 tarihinde kaynagindan PDF Erisim tarihi 14 Nisan 2023 Aluminum Ion Battery Cell Is Durable Fast Charging Bendable Stanford Inventors Video 4 Nisan 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde John Voelcker 8 April 2015 Green Car Reports scientificamerican com 15 Nisan 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Lin 9 Nisan 2015 An ultrafast rechargeable aluminium ion battery Nature 520 7547 324 328 doi 10 1038 nature14340 PMID 25849777 14 Nisan 2023 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 14 Nisan 2023 www nature com vasitasiyla Industrial Technology Research Institute 15 Kasim 2018 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 2 Mart 2018 Stanford News Service 7 Subat 2017 7 Subat 2017 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 1 Mart 2018 Angell 2017 High Coulombic efficiency aluminum ion battery using an AlCl3 urea ionic liquid analog electrolyte PNAS 114 5 834 839 arXiv 1611 09951 2 doi 10 1073 pnas 1619795114 PMC 5293044 2 PMID 28096353 HIGH SPECIFIC ENERGY ALUMINIUM ION RECHARGEABLE DECENTRALIZED ELECTRICITY GENERATION SOURCES 19 Kasim 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde on 15 Aralik 2018 tarihinde kaynagindan arsivlendi Leitat Projects Blog 11 Temmuz 2019 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 11 Temmuz 2019 Gao 16 Agustos 2016 A Rechargeable Al S Battery with an Ionic Liquid Electrolyte Angewandte Chemie International Edition 55 34 9898 9901 doi 10 1002 anie 201603531 ISSN 1521 3773 PMID 27417442 a b New Atlas Ingilizce 25 Agustos 2022 25 Agustos 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Agustos 2022 Yazar ad1 eksik soyadi1 yardim ZME Science Ingilizce 26 Agustos 2022 26 Agustos 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Agustos 2022 Yazar ad1 eksik soyadi1 yardim OilPrice com Ingilizce 1 Ekim 2019 2 Ekim 2019 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 6 Ekim 2019 Yazar ad1 eksik soyadi1 yardim Joseph 2019 Reversible Intercalation of Multivalent Al3 Ions into Potassium Rich Cryptomelane Nanowires for Aqueous Rechargeable Al Ion Batteries ChemSusChem Ingilizce 12 16 3753 3760 doi 10 1002 cssc 201901182 ISSN 1864 564X PMID 31102343 eeNews 2017 21 Ekim 2017 tarihinde kaynagindan arsivlendi Elektor 15 Subat 2018 tarihinde kaynagindan arsivlendi www xinhuanet com 23 Aralik 2017 tarihinde kaynagindan arsivlendi