Geleceğin Bataryası için Yeni Bir Malzeme
Araştırmacılar, daha önce hiç gözlemlenmemiş bir seviyeye kadar şarjı ve deşarjı hızlandırabilen yeni bir yüksek performanslı ve güvenli batarya malzemesi (LTPS) keşfetti. Pratikte, ilk testlerle teyit edilirse, bu yeni malzeme geleceğin pillerinde daha iyi enerji depolaması, daha hızlı şarj ve deşarj ve akıllı telefonlardan elektrikli bisiklet ve arabalara kadar birçok kullanım için daha yüksek güvenlik ile kullanılabilir.
Rüzgar veya fotovoltaik gibi yenilenebilir enerji kaynakları kesintilidir. Üretimdeki artış, talepteki artışları mutlak takip etmemektedir. Yeşil enerjinin depolanması bu nedenle fosil yakıtlardan uzaklaşmada esastır. Fotovoltaik hücreler tarafından üretilen enerji, rüzgar estiğinde gün içinde ve daha sonra gerektiğinde kullanılmak üzere rüzgar enerjisi ile depolanır.
Şuan Elimizde Ne Var?
Li-ion teknolojisi şu anda, bataryalara dayalı enerji depolaması için en iyi performans gösteren teknolojidir. Li-ion piller küçük elektroniklerde (akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar) kullanılır ve elektrikli arabalar için en iyi seçeneklerdir. Dezavantajları? Li-ion piller, örneğin bir üretim probleminden dolayı alev alabilir. Bu kısmen mevcut akülerdeki sıvı organik elektrolitlerin varlığına bağlıdır. Bu organik elektrolitler, batarya için gereklidir ancak yanıcıdır.
Çözüm? Sıvı yanıcı bir elektrolitten bir katıya geçme (yani, “tamamen katı hal” bataryalarına geçme). Katı maddelerdeki lityum iyonları sıvı maddelerden daha az hareketli olduğundan bu çok zor bir adımdır. Bu düşük hareketlilik, pil performanslarını şarj ve deşarj oranı bakımından sınırlar.
UCLouvain Tarafından Yapılan Keşif
Bilim adamları gelecekteki tüm katı hal bataryalarını mümkün kılacak malzemeler aradılar. UCLouvain’den araştırmacılar yakın zamanda bu tür bir malzeme keşfetti. Onun adı? LiTi2 (PS4) 3 veya LTPS. Araştırmacılar LTPS’de gözlemlenen en yüksek lityum difüzyon katsayısı (doğrudan bir lityum mobilitesi ölçümü) katı halde ölçülmüştür. LTPS, bilinen malzemelerden çok daha yüksek bir difüzyon katsayısı gösterir. Sonuçlar Cell Press tarafından Chem adlı bilimsel dergide yayınlanmıştır .
Keşif? Bu lityum hareketliliği doğrudan LTPS’nin benzersiz kristal yapısından (yani, atomların düzenlenmesinden) gelir. Bu mekanizmanın anlaşılması, lityum iyon iletkenler alanında yeni bakış açıları sağlar ve LTPS’nin ötesinde, benzer difüzyon mekanizmalarına sahip yeni materyallerin aranmasına yönelik bir yol açar.
Sıradaki ne? Araştırmacıların gelecekteki ticarileşmesini sağlamak için materyali daha fazla incelemesi ve iyileştirmesi gerekiyor. Bununla birlikte, bu keşif, geleceğin “tamamen katı hal” pillerini geliştirmek için nihayetinde ihtiyaç duyulan son derece yüksek lityum iyon hareketliliğine sahip malzemelerin anlaşılmasında önemli bir adımdır. LTPS dahil bu malzemeler, günlük hayatımızda kullandığımız teknolojilerde, arabalardan akıllı telefonlara kadar kullanılabiliyor.
Bu araştırma, bilimsel ve finansal olarak çalışmayı destekleyen Toyota ile birlikte gerçekleştirilmiştir. UCLouvain araştırmacılarını mucit olarak gösteren bir patent başvurusu yapılmıştır.
Kaynak: sciencedaily.com
