Daha Uzun Mesafeli Sürüş için Florlanmış Elektrolitlerle Güçlendirilmiş Elektrikli Araç Bataryası
Kimya mühendisleri daha güvenilir batarya için aynı boyuta daha fazla enerji paketliyor.
Elektrikli araç bataryalarının başarısı tek bir şarj ile sürülebilen kilometrelere bağlıdır, ancak lityum-iyon bataryaların şimdiki ürünleri sürücüleri kısa bir ip üzerinde tutarmışçasına, verilen boyuta ne kadar şarj sığdırılabileceğinin doğal sınırlarına ulaşmaktadır. Günümüzde, Maryland Üniversitesi (UMD), ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı (ARL) ve Argonne Ulusal Laboratuvarından araştırmacılar agresif elektrotlar kullanarak ve bu potansiyel olarak tehlikeli elektrot malzemesini yüksekçe florlanmış elektrolit ile dengeleyerek yeniden şarj edilebilir bataryaların kapasitesinin nasıl arttırılabileceğini ortaya çıkardılar.
Bu araştırmaya dayanan bir hakemli makale, Nature Nanotechnology dergisinde 16 Temmuz’da yayınlandı.
“ Biz lityum metal anodu, herkesin bildiği üzere oldukça kararsızdır, etkinleştirmek için florin-bazlı elektrolit oluşturduk ve bir bataryanın 1000 döngüye kadar yüksek kapasitesini koruyabildiğini gösterdik.” Diye söylemektedir ortak yazarlar Xiulin Fan ve Long Chen, UMD’nin A. James Clark Mühendislik Okulu’nda doktora sonrası araştırmacıları.
Yeni bataryalar böylelikle güvenilir ve yüksek kalitede enerji akışı yeteneğini kaybetmeden birçok defa şarj ve deşarj edilebilir. Hatta bin şarj döngüsünden sonra bile florinle güçlendirilmiş elektrolitler, yazarların “eşi görülmemiş” olarak tabir ettiği, %93 batarya kapasitesi sağlamaktadır. Bunun anlamı bu teknoloji ile çalışan araçlar, güvenilir şekilde aynı miktardaki kilometrelerde birçok yıllar boyunca sürülebilir.
“Verilen elektrot malzemeleri ve çalışma voltajı pencereleri ile ulaştıkları döngü yaşamı “eşi görülmemiş” anlamındadır. Bu çalışma, batarya alanında enerji yoğunluğunu artırma yönünde ileriye doğru büyük bir ilerleme olmakla birlikte, çeşitli ticarileştirme standartları karşılayabilmek için daha fazla ayarlama yapılması gerekebilir.” Demiştir Jang Wook Choi, Güney Kore’deki Seoul Üniversitesi’nin Kimya ve Biyoloji Mühendisliği’nde doçent. Choi bu araştırmaya dahil değildir.
Takım, pilleri test etmek için bir saat pili gibi madeni para şeklinde göstermiş ve yüksek voltajlı bir batarya olarak elektrolitleri kullanmak için endüstri ortaklarıyla birlikte çalışmaktadır.
Lityum metal anot ve nikel ve yüksek voltajlı katot malzemeleri gibi agresif malzemeler, diğer malzemelerle güçlü bir şekilde reaksiyona girmeleri, yani çok fazla enerji tutabilmeleri ama, aynı zamanda ortak oldukları diğer herhangi bir elementi “tüketme” eğiliminde olmaları, bunları kullanılmaz hale getiriyor.
Clark Okulu’nun Kimya ve Biyokimyasal Mühendisliği Bölümünde profesör olan Chunsheng Wang, bataryalar için bu yeni elektrolit malzemeler üzerinde ANL’den Kang Xu ve ARL ‘den Khalil Xu ile işbirliği yaptı. Periyodik tablodaki her elementin farklı bir elektron düzenlenmesi olduğu için Wang, kimyasal yapının her bir permütasyonunun bir bataryada nasıl bir avantaj veya dezavantaj oluşturabileceğini incelemektedir. O ve Xu ayrıca, olağandışı kullanımlar için bataryalara ihtiyaç duyan şirketleri ve onları icat edebilecek araştırmacıları birleştirmeyi amaçlayan Aşırı Bataryaları Araştırma için Merkez olarak adlandırılan bir sanayi-üniversite-hükümet işbirliği çabalarına da başkanlık etmektedir.
“Bu araştırmanın amacı lityum-iyon bataryalarda tecrübe edilen kapasite sınırlamasını aşabilmekti. Biz, florinin, agresif kimyaların uzun pil ömrü verimliliği sağlamak tersinir şekilde davranan temel bileşen olduğunu belirledik. Florinin ek bir yararı ise genellikle yanıcı elektrolitlerin ateşe yakalamasını tamamen engellemesidir.” Diyor Wang.
Takım, birkaç pil hücresinin bir anda alev almasının videosunu yakaladı, ancak florin bataryası dayanıklıydı.
Geçmişte florürinasyona bağlı olarak farklı araştırmacılar farklı sonuçlar elde etmesine rağmen, interfazlarda bulunan flor içeren türlerin yüksek popülasyonu, maizemelerin çalışmasının anahtarıdır.
“Literatürden, florini interfazlarda iyi bir bileşen olarak destekleyen veya onaylamayan kanıtlar bulabilirsiniz.” Dedi Xu, ARL’deki araştırmanın laboratuvar lideri ve takım lideri. “Bu çalışmada öğrendiğimiz, çoğu durumda interfazda bulunan kimyasal malzemeler değil, bunların nasıl düzenlendikleri ve dağıtıldıklarıdır.”
Kaynak : sciencedaily.com
