2021 -
Alessandro Volta‘nın bilinen ilk “pil“i icadından sonra geçen 220 yıllık süreçte, pil teknolojisinde Goodenough‘ın çalışmalarını takiben 1991‘de Sony tarafından lityum iyon pillerinin ticarileştirilmesi dışında büyük bir sıçrayış olmadığını söylemek mümkündür. Li-iyon pilleri günümüzde pek çok teknolojik cihazda yaygın olarak kullanılmaktadır ve son 20 yıla yön vermişlerdir. Bu piller, aynı zamanda elektrikli araç (EV) teknolojisine de uyarlanmıştır. Ancak, bu pillerin enerji yoğunluklarının halen istenilen seviyede olmaması (>600 Wh kg-1) ve maksimum teorik kapasitelerinin de 550 Wh kg-1 ile sınırlı olması sebebiyle alternatif enerji depolama teknikleri üzerine araştırmalar büyük bir hızla devam etmektedir. Bu tekniklerden en çok gelecek vaad eden batarya tipi ise Li-hava pilleridir. Bunun sebebi, bu pillerin teorik olarak enerji yoğunluklarının benzin ile kıyaslanabilecek ölçüde (11.700 Wh kg-1) yüksek olmasıdır. Fakat lityum ihtiva eden tüm bataryalar, oldukça karmaşık mühendislik problemleri içerdiğinden dolayı bu araştırmalar henüz TRL 4 seviyesindedir. Tüm lityum pillerinde en büyük problem elektrolitin stabilitesidir. Bu sebeple son on yılda araştırmacılar özellikle katı elektrolitler üzerinde yoğunlaşmış ve iyonik iletkenlikleri kritik iletkenlik değeri olan 10 mS cm-1 üzerinde değerlere sahip Li10GeP2S12, LixBySz (sırasıyla 12 ve 62 mS cm-1) gibi bileşikler geliştirmişlerdir. Bu değerler göstermektedir ki, katılar da sulu ya da aprotik çözeltilere alternatif olabilecek kapasitede iyonik iletkenlik gösterebilmektedirler. Ancak katı elektrolitler, sulu, aprotik veya hibrit sistemlere göre çok daha kararlı olduklarından, uzun şarj/deşarj döngüleri ve güvenlik açısından daha üstün performans gösterirler. Bu proje kapsamında ilk olarak, LiXYS (X=Sn, B Y=Sb, P veya X,Y=B) tipindeki iyonik katıların termodinamiksel kararlılıkları hakkında bilgi veren elektrokimyasal pencereleri, band aralıkları, iletkenlik kapasiteleri gibi bilgiler literatürdeki L...