Japon şirketi Asahi Kasei, silikon bazlı negatif elektrotlarla donatılmış yüksek voltajlı lityum iyon piller için yeni bir ön lityumlama teknolojisi geliştirdiğini açıkladı. Teknoloji, genellikle ilk şarj-deşarj döngüsü sırasında meydana gelen kalıcı kapasite kaybını azaltmayı, silikon açısından zengin pillerin enerji yoğunluğunu artırmayı ve maliyetini düşürmeyi hedefliyor.
Yöntem, ek lityum kaynağı olarak lityum karbonat kullanılmasına dayanıyor. Bu malzeme nispeten düşük maliyetli ve lityum iyon pil endüstrisinde yerleşik bir kullanım geçmişine sahip. Ancak pil hücrelerinin olağan nominal çalışma aralığından çok daha yüksek bir ayrışma gerilimine sahip olması nedeniyle ön lityumlamada kullanılması zordu.
Teknoloji nasıl çalışıyor?
Asahi Kasei, lityum iyon pillerdeki olağan hücre gerilimlerinde lityum karbonatın ayrışmasına yardımcı olmak için elektrolite özel katkı maddeleri ekliyor. Lityum karbonat, fedakârlık yapan bir lityum kaynağı olarak pozitif elektroda önceden ekleniyor ve ardından ilk şarj sırasında ayrışarak hücreye lityum sağlıyor.
Bu adımın önemi, silikon negatif elektrotların karşılaştığı bilinen bir sorunun ele alınmasından kaynaklanıyor. Bu elektrotlar, ilk şarj sırasında kapasitelerinin önemli bir bölümünü geri döndürülemez biçimde kaybediyor. Bu kaybı telafi etmek genellikle pozitif elektrottaki aktif malzemenin daha büyük miktarlarda kullanılmasını gerektiriyor; bu da malzeme tüketimini ve maliyeti artırıyor.
Test sonuçları ve üretim potansiyeli
Nikel, manganez ve kobalt anlamına gelen NMC tipi bir hücre üzerinde gerçekleştirilen şirket içi testlerde, %90 grafit ve %10 silikon oksitten oluşan negatif elektrot kullanıldı ve teknoloji enerji yoğunluğunda %10 artış sağladı. Şirket ayrıca şarj-deşarj döngü ömrünü iyileştirirken watt-saat başına maliyeti düşürdüğünü belirtti.
Habere göre teknoloji, mevcut pil üretim hatlarında büyük değişiklikler gerektirmiyor. Ayrıca geniş bir pozitif ve negatif elektrot malzemesi sistemi yelpazesiyle uygulanabilir olması bekleniyor. Bu durum, üretim hatlarını tamamen yeniden kurmadan silikonu negatif elektrotlara kademeli olarak dâhil etmek isteyen pil üreticileri açısından gelişmeyi önemli kılıyor.
Uygulamada ne değişiyor?
Sonuçlar bağımsız değerlendirmelerde ve üretim ölçeğinde doğrulanırsa teknoloji, hücrede depolanan enerjinin artırılmasına ve ilk kaybı telafi etmek için gereken pozitif malzeme miktarının azaltılmasına yardımcı olabilir. Ancak Asahi Kasei, nihai bir ticari ürünün piyasaya sürüldüğünü açıklamadı; bunun yerine dünya genelindeki müşterilerle kavram kanıtı (PoC) değerlendirmeleri gerçekleştireceğini ve pratik uygulamaları inceleyeceğini belirtti.
Şirket, teknolojiyi lisanslamayı ve her müşterinin geliştirme aşamasına göre kademeli olarak şekillenen esnek iş birliği çerçeveleri sunmayı planlıyor. Bu adım, orta vadeli yönetim planındaki Technology-value Business Creation (TBC) girişimi kapsamında atılıyor. Girişim, patentler, uzmanlık, veriler ve algoritmalar gibi maddi olmayan varlıkları lisanslama da dâhil olmak üzere çeşitli yöntemlerle değere dönüştürmeyi amaçlıyor.
Asahi Kasei, 2025–2027 mali yılları arasında en az 10 yeni lisans anlaşması imzalamayı ve yaklaşık 2030 yılına kadar kümülatif olarak 10 milyar yen veya daha fazla kâra katkı sağlamayı hedefliyor.