Katmanlı Kompozitler Daha Uzun Ömürlü Piller Oluşturmaya Yardımcı Olabilir

Fotoğraf  : Lityum metal anot ve lityum metal batarya elektrolidi arasındaki elektrokimyasal arayüz, bataryanın performansını arttıran reaktif bir polimer kompozit kullanılarak dengelenir.

Penn State’teki araştırmacılara göre, enerji yoğunluğu, performans ve güvenliği arttırılmış şarj edilebilir lityum metal piller, yeni geliştirilen katı elektrolit fazı (SEI) sayesinde mümkün olabilir.

Daha yüksek enerji yoğunluğu olan lityum metal pillere olan talep artmaktadır (elektrikli taşıtlarda, akıllı telefonlarda ve uçaklarda kullanım) ve  SEI’nin istikrarı, lityum metal pillerin gelişimlerini engelleyen kritik bir konudur. SEI, pilin lityum elektrodunun yüzeyinde oluşan, elektrotu izole eden ve lityum iyonları ileten bir tuz tabakasıdır.

Penn State’teki makine ve kimya mühendisliği profesörü Donghai Wang, “Bu katman lityum pillerin gelişimi için çok önemlidir ve doğal bir süreçle pildeki lityum ile elektrolit arasındaki reaksiyondan oluşur. Ancak katmanın düzensiz davranışları birçok soruna neden olmaktadır. ”

Wang, “Lityum metal pillerin daha uzun süre dayanmamasının nedeni fazlar arası düzensizlik ve büyümedir. “ Bu projede, çok daha iyi bir SEI oluşturmak için polimer kompozit kullandık.”

Kimya doktora öğrencisi Yue Gao liderliğindeki gelişirilen SEI, polimerik bir lityum tuzu, lityum florür nanopartikülleri ve grafen oksitin ince katmanlarından oluşan reaktif bir polimer kompozittir.

Mallouk, “Kararlı bir lityum ara yüzü elde etmek için çok sayıda moleküler seviyenin kontrol edilmesi gerekmektedir. Yue ve Donghai’nin tasarladığı polimer, lityum metal yüzeyine pençe benzeri bir bağ oluşturmak için reaksiyona girer. Böylece lityum yüzeye, elektrolitteki moleküller ile reaksiyona girmemesi için istediğini vermiş olur. Kompozit içindeki nano tabakalar, dendritlerin lityum metalden oluşmasını önlemek için mekanik bir bariyer görevi görür. ”

Kimya ve mühendislik tasarımı arasındaki bu iş birliği sayesinde, araştırmacıların atom ölçeğinde lityum yüzeyini kontrol etmelerini sağlanmıştır. Mallouk, “Pilleri üretirken moleküler seviyeye kadar kimyagerler gibi düşünmüyoruz, ancak burada kimyacılar gibi düşünmemiz gerekliydi ” dedi.

Reaktif polimer kompozit kullanımı lityum metal pillerin ağırlık ve üretim maliyetini düşürerek, pillerin gelişimine ve kullanımına katkı sağlamıştır.

Wang, “Daha istikrarlı bir SEI ile, mevcut pillerin enerji yoğunluğunu iki katına çıkarmak, daha uzun süre dayanmasını ve daha güvenli olmasını sağlamak mümkün” dedi.

Kaynak : materialstoday.com

Yorumlar

About Melike Yıldırım

27 Kasım 1991 yılında İstanbul’da doğdu. İlkokul eğitimini özel bir kolejde tamamladıktan sonra 2009 yılında Pendik Anadolu İmam Hatip Lisesi’nden mezun oldu. 2011 yılında Ondokuz Mayıs Üniversitesi Kimya Mühendisliği bölümünde lisans eğitimine başladı. 2015 yılında mezun oldu ve 2016 yılında Yıldız Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği bölümünde yüksek lisans eğitimine başladı. Aynı sene müzik eğitimi veren bir kurumda keman eğitimi almaya başladı. Şuan Sulukule Sanat Akademisi Gençlik Orkestrası’nda kemancı olarak görev almakta ve yüksek lisans eğitimine devam etmektedir. Gönüllü olarak İnovatif Kimya Dergisi’nde çeviri yapmaktadır.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Send this to a friend