Grafen Paneller Gelmiş Geçmiş En Sert Katı Bataryaların Üretilmesine İmkan Sağlıyor
Fotoğraf: Araştırmacılar seramik malzemelere grafen ekleyerek bugüne kadar elde edilmiş en sert katı elektrolit malzemeye ulaşmayı hedefliyor.
Yükü taşıyan sıvı elektrolitlerin katı yapılar ile değiştirildiği katı faz bataryaları günümüzde batarya teknolojisinde yer alan pek çok soruna çözüm getirebiliyor. Diğer yandan hala çözülmesi gereken çeşitli problemler var. Brown Universitesi araştırmacıları seramik ve mucize materyal grafeni hassas bir karışımda kullanarak gelmiş geçmiş en sert ve güçlü katı bataryayı geliştirdiklerini raporladılar.
Sıvı bataryalarda şarj ve deşarj esnasında, batarya solüsyonu içerdiği lityum iyonlarını sürekli ileri geri taşıyor. Ancak bu son derece uçucu solüsyon, kısa devre halinde yangın riski barındırdığından teknolojiyi hala güvenlik açısından iyileştirmeye muhtaç hale getiriyor.
Bunun ötesinde, daha yoğun enerji verebilecek alternatif elektrolitlere de hala ihtiyaç duyuluyor. Bilim insanları, bakır veya grafitten mamül tipik anodlara alternatif katı yapılar geliştirilmesi ile saf liltyum anotların kullanımının mümkün gale gelmesinin günümüz insanının kronik sorunu olan enerji yoğunluğu darboğazının aşılmasında kilit rol oynayacağını belirtiyorlar.
Diğer yandan katı bir elektroliti sisteme bağlamak hiç de kolay değil. Şekillendirilmiş seramikleri kullanmak bir seçenek ancak kırılgan yapıları sorun yaratıyor. Brown Üniversitesi araştırmacıları bu sorununun grafen eklemesi ile çözülebileceğini düşünüyor. Grafen güçlü yapısı dışında elektriksel iletkenlik de sağladığı için bu uygulamalarda kullanıma uygun olduğu düşünülüyor.
Çalışmanın yazarı Nitin Padture, “elektrolitin elektriği değil iyonları iletmesini istiyoruz” diyor. “Grafen harika bir elektriksel iletken dolayısı ile insanlar grafen kullanarak kendi ayağımıza bastığımızı düşünüyorlar. Ancak grafen miktarını yeteri kadar az tutabilirsek, grafenin iletkenliğini baskılarken yapısal faydalarını koruyabiliriz.”
Fotoğraf: Grafen, kırılgan seramik yapı içerisindeki kırık yüzeylerin bir arada kalmasını sağlıyor.
Çalışma ekibi mini grafen oksit paletlerini seramik tozu ile karıştırıp ısıtarak sermaik grafen kompozitler elde etmeyi başardılar. Yapılan testler sonucu, grafenin elektriksel iletkenliğinin performansa bir olumsuz etkisi gözlemlenmeksizin iki kat daha fazla enerji yoğunluğu elde etmeyi başardılar.
Athanasiou, materyalin içinde çatlamalar başladığında grafen parçacıkların yapıyı birarada tutması nedeni ile çatlağın ilerlemesi için çok daha fazla enerji gerektiğini belirtiyor.
Araştırmacılar bilindiği kadarı ile bugüne kadar yapılmış en güçlü katı elektrolit yapıyı elde ettiklerini belirtiyorlar ve bu malzemenin günlük uygulamalarda kullanılabilecek şekilde geliştirilebilmesini umuyorlar. Bu noktadan sonra malzemenin performansını daha iyi hale getirebilmek için malzeme optimizasyonu ve yeni yapıların testleri gerçekleştirilerek en iyi sonuç alınması hedefleniyor.
Çalışma Matter’da yayınlandı.
Kaynak: newatlas.com
