Sodyum Pillerde Çiçek Benzeri Nano Yapılar
Sodyum iyon piller (SIB) ucuz ve sürdürülebilir bir batarya teknolojisi için yeni adaylar olmakla birlikte, yinelenen bir konu anot kararsızlığıdır. Çinli bilim adamları ekibi, şimdi büyük hacim değişikliklerini barındırabilen bir mikron altı boyutuna sahip yapısal anot kompozit malzemenin hazırlanmasını bildirmektedir. Antimon sülfür elektrotu kolayca hazırlanır ve Avrupa İnorganik Kimya Dergisi’nde yayınlanan bir çalışmada gösterildiği gibi üstün kapasite ve bisiklet performansı sergiler.
Lityum iyon pillerin (LIB’ler) aksine, sodyum iyonu pilleri halihazırda mevcut ve sürdürülebilir hammaddelere güvenmektedir. SIB’lerin henüz geniş çapta uygulanmadığı ana nedenlerden biri de kararsızlıktır: Büyük sodyum iyonu, küçük lityum iyonu olarak elektrotlarda kolayca entegre edilemez, bu da boşaltma / şarj etme olayları sırasında yapıların önemli ölçüde genişlemesine ve büzülmesine neden olur. Bu problem, özellikle daha uzun devir periyotları sırasında tozlaşan anotu ifade eder. Sadece bu sorun çözülürse, gerçekten çalışan bir sodyum iyonu pili geliştirilebilir. Şimdi, Guangda Li ve Qilu Teknoloji Üniversitesi, Jinan, Çin’deki meslektaşları, son teknoloji ürünü akü kimyasalı mikro ve nanoyapılı malzemeleri bir araya getirdi. Çiçek benzeri submikroyapı yoluyla, hala gelişmiş iletkenlik ve kapasite gösterirken, şiddetli hacim değişimlerini azaltabilecek bir anot kompozit malzeme bir araya getirdiler. Dahası, bilim adamları rapor hazırladı.
Antimon veya daha da iyisi, antimon sülfit, SIB’ler için dikkat çekici anot malzemeleridir. Çok yüksek teorik spesifik kapasiteleri, antimon sülfürün önce sodyum sülfür ve daha sonra antimon alaşımları oluşturduğu zaman, boşaltma üzerine (pil terimleriyle sodasyon), yapıya dahil edilen antimon başına üç sodyum atomunun sayısından kaynaklanmaktadır. Büyük hacim değişikliklerinin etkilerini azaltmak için, mikro-yapı ile nano- ve dökme materyaller arasındaki bir büyüklüğe kadar önerilmiştir. Bu bağlamda, Jinan bilim adamları çapı iki ila üç mikrona sahip olan antimon sülfürün küresel parçacıklarını hazırladılar. Daha yakından bir görünüm, yüzeyin, çiçek benzeri yapıyı oluşturmak için birlikte yetiştirilen çok sayıda ince tabakadan oluştuğunu ortaya çıkarmıştır. Bu “çiçek demeti” hacim değişikliklerine karşı etkili bir tampon görevi görebilir, ancak iletkenlik ve yayılma yolları pil uygulamaları için hala çok düşüktür.
Bu nedenle, yazarlar polipirol polimerden yapılmış bir karbon tabakası ile kapladılar. “PPy kaplama tabakaları sadece yapısal stabilizatör olarak değil […], aynı zamanda antimon sülfid submikrosferlerin iletkenliğini de geliştirebilirler” diye açıkladılar. Son kompozit malzeme iyi tanımlanmış bir şekle sahipti ve yüksek performanslı bir anodun teknik taleplerini karşıladı. Yazarlar ayrıca, hazırlanma yöntemlerinin, antimon asetattan (son üründe zararlı klorür bırakmayan), düzgün bir şekilde ilerleyen polimerizasyon / kaplama aşaması ile kombinasyon halinde, basit bir sol-jel teknolojisi olduğunu vurgulamışlardır.
Bu çalışma, sodyum iyon pil teknolojisinde yapılan son gelişmeleri göstermektedir. Bu, nano-mühendislik stratejilerinin pil elektrokimyası ile kombinasyonunun, mevcut lityum-iyon teknolojisini tamamlayabilecek ya da ikame edebilecek ürünlere yol açabileceğini göstermektedir.
Kaynak : phys.org
