Lityum-İyon Pillerde Daha Fazla Enerji Depolayabilme İmkanı Sunan Yeni Teknoloji

Geleceğin araçlarında, elektrikli araçlar, karşılaşılan en büyük sorunlardan bir tanesini şüphesiz ki enerji depolama kapasitesindeki kısıtlamalar oluşturmaktadır. Geliştirilen yeni teknoloji ile bu kısıtlamalar ortadan kalkacak gibi gözüküyor.

A- A+

31.03.2013 tarihli yazı 23297 kez okunmuştur.

Batarya Pil Şarj Elektrikli Araç Silikon Elektronik Elektrot

NANO TELLER İLE GELİŞTİRİLEN LİTYUM-İYON PİLLER SAYESİNDE GELECEĞİN ELEKTRİKLİ ARAÇLARI ÖN PLANA ÇIKIYOR

Alışıldık lityum-iyon pillerin yeniden şarj edilebilen hücrelerinde, her bir elektrotta yer alan oldukça ince karbon grafit levhalar arasında yer değiştiren pozitif yüklü lityum iyonları sayesinde akım oluşturuluyor. Fakat zamanla bu levhaların enerji depolama ve akım üretme kapasitelerinde düşüş yaşanması kaçınılmaz. Özellikle yeni nesil lityum-silikon hücrelerde, elektronların depolama ve boşaltım sürecin oluşan mekanik gerilime dayanamayan silikon levhaların çatlaması söz konusu.

Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde, Prof. Chongwu Zhou liderliğindeki bilim adamlarından oluşan bir ekip, gelecekteki araçların büyük çoğunluğunun elektrikli araçlardan meydana gelip gelmeyeceğini dair bazı önemli adımlar attı. Günümüzdeki elektrikli araçlar, şarj edilebilir lityum-iyon pillerden oluşmaktadır. Fakat kullanılan lityum-iyon pillerin şarjları çok kısa sürede tükenmekte ve yeniden şarj olması oldukça uzun bir zaman almaktadır. Bu durum elektrikli araçların ışıltısını söndürmekte ve ağır eleştirilere maruz bırakmaktadır.

Profesör Zhou ve ekibi, yukarıda bahsedilen sorunu lityum-iyon pillerde yer alan klasik grafit anotlar yerine silikon anotlar kullanarak çözmeyi planlıyorlar. Bu sayede lityum-iyon pillerinin şarj süresi üç kat artacak ve sadece 10 dakika gibi kısa bir sürede tekrar şarj edilebilecek.

Silikonun iyi bir iletken ve oldukça ucuz olmasına rağmen lityum-iyon pillerde anot olarak kullanılmıyordu. Çünkü yapılan testlerde, çok katlı silikon tabakalar dağılıyor ve beş yüz kez şarj edildikten sonra (çoğu zaman bu sayıya ulaşmadığı görünüyor) pilin yapısının bozulduğu gözlemleniyor. Sonuç olarak, silikon bize iyi bir anot malzemesi sunmuyor. Fakat, Prof. Zhou ve ekibi silikon tabakalar yerine nano (10^-9) boyutundaki teller sayesinde bu sorunun üstesinden geliyorlar. Kullanılan bu teller 100 nanometreden (10^-7m) daha kısa çap uzunluğuna sahip ve sadece birkaç mikron (10^-6m) uzunluğundadırlar. Gözenekli yapısı, lityum iyonlarının çok hızlı bir şekilde akmasına olanak sağlıyor. Ayrıca geniş yüzey alanı sayesinde şarj işlemi esnasında genişleme ve daralmalara karşısında herhangi bir reaksiyon göstermemektedir.

Sonuç olarak silikondan meydana gelen nano boyuttaki teller (bor ile verniklenmiş çok küçük kürelerden meydana gelmektedir) ile lityum-iyon batarya 2000 kez şarj olabilmekte ve şarj olma süresi 10 dakika gibi oldukça kısa bir sürede gerçekleşebilmektedir. Kullanılan bu yöntem, yakın gelecekte bataryalar üzerinde olumlu bir etki oluşturacaktır. Araştırmacılar geliştirmiş oldukları anotlara karşılık aynı yapıya sahip yüksek kapasiteli katot malzeme bulmak için çalışmalara devam etmektedirler.

KAYNAK:

► stanford
►gizmodo