Araştırmacılar Daha İyi Bataryalar Geliştirmeye Devam Ediyor
Fotoğraf: Kararlı lityum-sülfür pillerin geliştirilmesi, mobil cihazların sıklıkta şarj edilme gerekliliğini azaltabilir.
Bataryalar genelde en olmadık zamanlarda biter. Cep telefonları en önemli konuşmalar sırasında yeniden şarj edilmediği için hep kapanır. Ya da otomotiv endüstrisi yeni bir akülü araç için heyecanla harekete geçer, ama bataryasının sık sık yeniden şarj edilmeye ihtiyacı olur. Veya çim biçme makinenizin şarjı bittiği için bahçe işleriniz ertelenir.
Dallas Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, batarya ömrünü önemli ölçüde uzatabilecek yüksek güçlü, çevre açısından güvenli bir lityum-sülfür ikamesini geliştirdiler. Bu çalışmaları Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.
Malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü olan Kyeongjae (K.J.) Cho “Yaygın olarak kullanılan lityum iyon bataryaları sadece belirli bir kapasiteye sahiptir. Fakat çoğu insan telefonunu daha uzun süre kullanmak istiyor” diyor.
Birçok akıllı telefon kullanıcısı, lityum iyon bataryalarının raf ömrüne aşinadır. Bazen telefonların sarjı kabaca 1 gün sürebilir. Cho, bu sarjın bir hafta veya daha fazla sürdüğü takdirde çoğu kişi tarafından daha çok kabul göreceğini söyledi.
Her ikisi de Erik Jonsson Mühendislik ve Bilgisayar Bilimleri Okulu’ndan olan Cho ve araştırma görevlisi Dr. Jeongwoon Hwang ile birlikte; pek çok kişi tarafından lityum-iyon bataryalarının bir evrimi olarak kabul edilen lityum-sülfür bataryalarını geliştirmek için diğer yerel bilim insanlarıyla birlikte çalıştılar.
Lityum – Sülfür Bataryaları Bir Çözüm Olabilir
Lityum-sülfür bataryaları, lityum iyon bataryalarına göre önemli avantajlara sahiptir. Cho’ya göre; lityum-sülfür bataryalarını yapmak daha kolaydır, daha hafiflerdir, lityum iyon bataryalarına göre neredeyse iki kat fazla enerji depolarlar ve çevre için daha iyidir.
Cho, “Araştırma topluluklarının çoğu lityum-sülfür bataryalarının yeni nesil bir batarya olduğunu düşünüyor. Bu bataryalar, lityum-iyon bataryalarından yaklaşık üç ila beş kat daha yüksek bir kapasiteye sahiptir. Yani sarjı 3 saat süren bir telefon kullanıyorsanız, bu telefonu lityum-sülfür bataryasıyla 9 ila 15 saat arasında kullanabilirsiniz” dedi.
Fakat lityum-sülfür bataryaları da problemsiz değildir. Sülfür zayıf bir elektrik iletkenidir ve sadece birkaç şarj etme ve yeniden şarj etme döngüsü boyunca kararsız hale gelebilir. Elektrotlarının parçalanması ise lityum-sülfür bataryalarının ana akım olarak kullanılmamasının bir diğer nedenidir. Bilim adamları, lityum metalini bir elektrotun üzerine ve sülfürü ise diğer tarafına koyarak, lityum-sülfür bataryalarını geliştirmeye çalışmışlardır. Fakat lityum metali genellikle çok kararsızdır ve sülfür ise çok yalıtkandır. Bilim insanları bir elektrotta daha fazla iletkenlik oluşturan sülfür-karbon nanotüp maddesi üreten ve diğer elektrotta da istikrar yaratmak için nanomalzeme kaplama üreten bir teknoloji keşfettiler.
Cho ve diğer araştırmacı arkadaşları, molibdenin (çoğunlukla çeliği güçlendirmek ve sertleştirmek için kullanılan metalik bir element) iki sülfür atomu ile kombine edildiğinde kaplamanın kalınlığını ayarlayan bir malzeme oluşturduğunu ve bu malzemenin bir örümcek ağının ipeğinden daha ince bir kaplama olabileceğini keşfettiler. Bu teknoloji sayesinde stabiliteyi arttırdılar ve sülfürün zayıf iletkenliğini telafi ettiler, böylece bataryanın daha fazla güç yoğunluğuna ulaşmasına izin verildi ve lityum-sülfür bataryaları ticari olarak daha uygulanabilir hale getirildi.
Cho, “Herkesin uzun zamandır aradığı şey buydu. Bu bir buluştur. Şuanda yan tepkimeleri ortadan kaldırmak için çalışıyoruz. Bu bir koruma teknolojisidir” dedi.
Bilim adamları, bu bulguların bataryalara ve batarya ömrüne karşı bakış açımızı değiştirebileceğini söylüyor.
Cho, “Bunu bir sonraki adıma taşıyoruz ve malzemeyi tamamen dengeleyip gerçek, pratik bir ticari teknoloji haline getireceğiz” dedi.
Kaynak : phys.org
