Kauçuk Gelecekteki Ev Bataryaların Anahtarı Olabilecek
Fotoğraf : Mekanik özelliği yüksek olması sebebiyle kauçuk her yerde kullanılır ve daha ucuz, daha güvenilir, daha güvenli bataryalar yapılmasına olanak sağlar.
Elektrikli araçların yaygın hale gelmesi için; uygun maliyetli, daha güvenli, çevreye zarar vermeyen veya kullanım süresince patlamayacak daha uzun ömürlü batarya ihtiyacı vardır. Gürcistan Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar; yaygın olarak kullanılan malzeme “kauçuk”tan üretilen geleneksel lityum-iyon bataryalarının umut verici alternatif olduğunu buldu.
Elastomer, ya da sentetik kauçuk, tüketim mallarında oldukça kullanılır ve üstün mekanik özellikleri sayesinde yumuşak robotik ve giyilebilir elektronik gibi teknolojileri geliştirir. Araştırmacılar malzemenin 3D yapısını formüle ettiklerinde üstün mekanik dayanıklılık ile hızlı lityum-iyon transferi için süper otoyol rolü oynadığını, sonucunda ise daha uzağa gidebilen pillerin uzun süre şarj edilen bataryalar olduğunu buldular. Araştırma, Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü iş birliğiyle yürütüldü ve çarşamba günü The Journal Nature ‘da yayınlandı.
Geleneksel lityum- iyon bataryalarında, iyonlar sıvı elektrolit tarafından taşınır. Fakat, batarya doğası gereği kararsızdır: En ufak bir hasar bile elektrolitin içerisine sızıntı yaparak patlamaya ya da yangına sebep olabilir. Elektrolitlerin güvenlik sorunları; endüstriyi inorganik seramik malzeme veya organik polimerlerin kullanılmasıyla yapılabilecek katı hal bataryalarını gözden geçirmeye zorladı.
Diğer malzemelere göre daha üstün olan kauçuk bazlı organik polimeri meydana getiren araştırma ekibinin bir parçası ve George W. Woodruff Makine Mühendisliği Okulu’nda Doçent olan Seung Woo Lee; “Endüstrilerin çoğu inorganik katı hal elektrolidi üretmeye odaklanıyor. Fakat; üretmek çok zor, pahalı ve çevre dostu değil.” diyor. Katı polimer elektrolitler düşük üretim maliyeti, toksik özelliği olmaması ve yumuşak dokusu sebebiyle büyük ilgi görmeye devam ediyor. Ne yazık ki; geleneksel polimer elektrotlar katı hal bataryalarının güvenilir bir şekilde kullanılması için yeterli iyonik iletkenliğe ve mekanik stabiliteye sahip değildir.
Gürcistan Teknoloji Enstitüsü’ndeki mühendisler kauçuk elektrolit kullanmadaki yaygın problemleri (yavaş lityum-iyon transferi ve zayıf mekanik özellik) çözdüler. Önemli ilerleyiş; malzemenin, güçlü kauçuk matrisin içerisinde 3D olarak birbirine bağlı bir plastik kristal faz oluşumuna izin vermesiydi. Bu eşsiz yapı yüksek iyonik iletkenlik, üstün mekanik özellik ve elektrokimyasal stabilite ile sonuçlandı.
Bu kauçuk elektrotlar düşük sıcaklık şartlarında basit bir polimerizasyon prosesi kullanarak elektrotun yüzeyinde sağlam ve pürüzsüz arayüzler oluşturarak elde edilebilir. Kauçuk elektrolitin eşsiz karakteristik özellikleri lityum dentrit büyümesini engeller ve oda sıcaklığında dahi katı hal bataryalarının güvenilir şekilde çalışmasını sağlayarak iyonların dha hızlı hareket etmesine izin verir.
Lee kauçuk hakkında ise; “Kauçuk, mekanik özelliği yüksek olması sebebiyle her yerde kullanılır ve daha ucuz, daha güvenilir, daha güvenli bataryalar yapılmasına olanak sağlar.” Diyerek düşüncelerini belirtiyor.
Makine Mühendisliği mezunu olan araştırmacı Michael Lee; “Yüksek iyonik iletkenlik aynı zamanda daha çok iyonu hareket ettirebildiğimiz anlamına gelir. Bu bataryaların enerji yoğunluğunu ve spesifik enerjisini arttırılarak; EV’nin verimini arttırabilirsin.” diyerek açıklamada bulundu.
Araştırmacılar daha iyi iyonik iletkenlik vasıtasıyla döngüyü arttırarak ve şarj zamanını azaltarak batarya performansını geliştirmenin yollarını arıyor. Şu ana kadar çabaları bataryanın performansı/ bataryanın çevrim süresi oranında iki kat iyileşme gösterdi.
Çalışma, elektrikli araç inovasyon merkezi olarak Gürcistan’ın itibarını arttırabilir. SK İnovasyon, küresel enerji ve petrokimya şirketi, geleneksel lityum-iyon bataryalarından daha güvenli ve daha yoğun enerjiye sahip yeni nesil katı hal bataryaları üretmek için enstitüyle devam eden ortaklık bağlamında elektrolit malzemenin ek araştırmalarını finanse ediyor. SK İnovasyon ,kısa bir süre önce Gürcistan Commerce’de yeni bir EV pil fabrikasına ait inşaat olduğunu bilgisini duyurdu, 2023 yılında yıllık 21.5 Gw.h ‘e eşit lityum-iyon bataryası hacminde üretim yapmayı hedefliyor.
SK İnovasyon’a ait yeni nesil batarya araştırma merkezinin yöneticisi Kyounghwan Choi; “Tüm katı hal bataryaları elektrikli araçların güvenliğini ve verimini önemli ölçüde arttırabilir. Batarya şirketlerinin hızlı büyümesi, SK İnovasyonu içerir, elektrikli araç pazarında ticarileştirilmiş tüm katı hal bataryalarının çığır açan olacağına inanılıyor.” diyerek düşüncelerini belirtiyor. “ SK Innovation ve Georgia Tech’ten Profesör Seung Woo Lee ile işbirliği içinde devam eden proje sayesinde; katı hal bataryalarının ticarileştirilmesinde ve hızla uygulanması için yüksek beklenti var.”
Kaynak: electrichybridvehicletechnology.com
