Lityum Oksijen Piller Daha Fazla Enerji Depolayabiliyor
Fotoğraf: Yeni tasarım piller diğerlerine göre daha uzun süreli enerji depolayabilir.
Tipik lityum-iyon hücrelere göre daha yoğun enerjiye sahip ve sürdürülebilir malzemelerden üretilen lityum oksijen pilleri, yeni nesil şarj edilebilir piller için oldukça umut verici adaylardan oldu. Ancak lityum oksijen pilleri uzun ömürlü olmadıkları için henüz yaygın olarak kullanılamamakta. Araştırmacılar bu sorunu çözebilmek için lityum oksijen pillerinin yapı malzemelerini değiştirmeyi deneyerek pilde depolanmış elektrik yükünün neredeyse %100’ünü serbest bırakabilecek ve en az 150 kez yeniden şarj edilebilecek yeni lityum oksijen pilleri keşfettiler. Science dergisinde 24 Ağustos’ta bahsedilene göre bu pil sayesinde gelecekte elektrikli arabalar veya elektronik cihazlar için daha güvenilir ve yoğun enerjili güç kaynağı elde edilebilecek.
Lityum-oksijen hücreleri anot ve katot olmak üzere elektrolit denilen bir madde ile ayrılmış iki elektrottan oluşur. Batarya başka bir cihaza güç sağladığında, katot üzerindeki oksijen molekülleri elektrolitteki lityum iyonlarıyla birleşerek lityum peroksit adı verilen katı bir bileşik oluşturur. Bu kimyasal reaksiyon sonucunda enerji açığa çıkar. Bataryanın yeniden şarj edilmesi; lityum perkositin parçalanmasını, oksijen ve lityumun başlangıç haline geri dönmesini sağlar.
Ancak lityum peroksitin dövülmesi, enerjiyi boşa harcayan ve istenmeyen birkaç kimyasal yan ürün üretir. Sonuç olarak, bir lityum-oksijen pil, depoladığı elektrik yükünün yalnızca yaklaşık yüzde 80’ini şarj ettiği cihaza iletebilir. Lemont Argonne Ulusal Laboratuarı’nda kimyager olan Larry Curtiss’e göre bu istenmeyen kimyasal yan ürünlerin, pilin elektrolitine ve katotuna zarar vererek pillerin birkaç seferden sonra şarj edilememesine sebep oluyor.
Kanada’daki Waterloo Üniversitesi’nden kimyager Linda Nazar ve meslektaşları daha iyi bir lityum oksijen pili üretebilmek için tipik organik elektroliti inorganik eriyik tuzla ve standart karbon bazlı katotu metal bazlı olan ile değiştirdi.
Elde edilen yeni pilde oksijen, lityum ile birleşerek lityum oksiti oluşturur. Bu kimyasal reaksiyon lityum peroksit reaksiyonundan yüzde 50 daha fazla enerji depolayabiliyor. Sonuç olarak, yeni tasarım sayesinde daha çok enerji depolanabiliyor. Dahası lityum oksit, lityum peroksit gibi kimyasal yan ürün üretmiyor. Yeni lityum-oksijen pilin depolanan elektrik yükünün neredeyse tamamını diğer cihazlara bırakmasına ve diğer lityum-oksijen hücrelerinden daha fazla şarj olmasına imkan sağlıyor.
Curtiss, bu yeni pillerin sonunda elektrikli arabalara güç sağlamak için kullanılabileceğini, ancak araçlarda kullanabilmek için daha çok zamana ihtiyaç olduğunu söylüyor. Bunun nedeni ise yeni pillerin çalışabilmesi için en az 150°C’ye ısıtılmak zorunda olmasından kaynaklanıyor. Curtiss, “Arabayı çalıştırdığınızda bunu ısıtmanın bir yolunu bulmalısınız” diye de ekliyor.
MIT’de enerji ve malzeme araştırmacısı olan Yang Shao-Horn, pilin elektroliti için kullanılan maddenin değiştirilmesinin, pilin çalışma sıcaklığını düşürebileceğini; bu tür lityum-oksijen pillerin uçaklar, uzay araçları ve denizaltılar için kompakt güç kaynakları olarak kullanılabileceğini de söylüyor. Ayrıca, çalışmayla ilgili yorumları Science’ın aynı sayısında yer alıyor.
Kaynak: sciencenews.org
