Karbon Nanotüp Ağı Batarya Ömrünü Uzatabilir
Fotoğraf : Bir SWNT ağı, pil malzemesinin küresel bir parçasının etrafına sarılmakta ve PPBT polimeri sayesinde oraya sabitlenmektedir.
Bilim adamları, lityum-iyon pillerin ömrünü ve kapasitesini artırmaya çalıştıklarında, bir problemle karşı karşıya kalmaktadırlar. Pillerin daha fazla enerji depolamasına yardımcı olan malzemeler, şarj döngüsü sırasında çatlama ve toz haline gelme eğilimindedirler. Lityum iyonları, şarj sırasında malzemeyi genleştirmekte ve batarya boşalırken malzemeyi daraltmaktadır. Bu durum sürekli tekrarlandığı için, malzemenin etrafında aktif olmayan bir tabaka oluşmakta ve pil performansı düşmektedir. Pil tasarımına moleküler düzeyde yaklaşan bir kimya ekibi tarafından, anot materyallerindeki bu bozulmayı önlemek için bir strateji geliştirilmiştir.
Georgia Tech’de Elsa Reichmanis ve Stony Brook Üniversitesi’nden Amy C. Marschilok tarafından yönetilen ekip, poli[3- (potasyum-4-butanoat) tiyofen] ile pil malzemesine sabitlenmiş tek duvarlı karbon nanotüp (SWNT) ağları oluşturmuştur. Bu karbon nanotüp ağı PPBT olarak da bilinmektedir. Elektronlar SWNT-PBBT ağı üzerinden akabilmektedir. Batarya malzemelerinin etrafında oluşan nanotüp ağı, lityum iyonlarının malzemenin üzerinde ve dışında hareket etmesini sağlarken aynı zamanda bataryadaki genişlemeyi de önlemektedir.
Sistem, manyetit nanopartiküller ve silikon nanopartiküller olmak üzere iki farklı tipte anot batarya malzemesiyle çalışmaktadır. New Orleans’daki Amerikan Kimya Derneği ulusal toplantısında Polimerik Malzemeler: Bilim ve Mühendislik (PMSE) bölümünde çalışmalarını sunan Reichmanis “Bu stratejinin, hacim değişikliklerini en aza indirmek için genel bir yöntem olabileceğini ve daha fazla optimizasyon ile bunun, lityum-iyon pil performansını ve bu pillerin ömrünü uzatmak için etkili olabileceğini söylemiştir.
Teksas Üniversitesi’nde, Austin’deki enerji uygulamaları için nanomateryalleri inceleyen Guihua Yu” “Bu, yeni nesil yüksek enerjili batarya teknolojilerindeki pratik zorlukların çözümü için polimer kimyasının kullanışlılığının harika bir kanıtıdır” demiştir.
Illinois Üniversitesi’nde (Urbana-Champaign) polimer ve elektronik malzeme uzmanı olan Paul V. Braun, bu çalışmanın bir kanıt olduğunu belirterek; “Performansı en üst düzeye çıkarmak için pil elektrotlarının iyon ve elektron iletkenliğinin, serbest hacim ve spesifik kimyasal etkileşimlerin hesaba katılarak tasarlanması gerekiyor” demiştir.
Stratejinin pil teknolojisinde yararlı olması için Reichmanis, çalışmaların anodun ötesine ve tam bir pil hücresine taşınması gerektiğini söylemiştir. Ayrıca, bileşenlerin hepsinin ticari bir süreçle uyumlu olacak şekilde düzgün ve güvenilir bir şekilde üretilmesini gerektiğini eklemiştir.
Kaynak : acs.org
