Çinli bilim insanları, lityum hücrelerinin binlerce saat güvenli şekilde çalışmasını sağlayabilecek yeni bir batarya sistemi geliştirdi. Bu ilerleme, elektrikli araçlar ve elektrik şebekeleri için daha iyi bataryaların geliştirilmesine ön ayak olabilir.
Lityum metal bataryalar, yüksek enerji depolama kapasiteleri sayesinde geleceğin güç sistemlerinin temel taşı haline geldi.
Ancak bu hücrelerdeki mevcut sıvı elektrolitler, sızıntı ve yanma gibi çeşitli riskler taşıyor. Ayrıca şarj sırasında pillerin içindeki lityum metalin iğne veya dal benzeri yapılara dönüşmesi pil güvenliği ve performansını tehlikeye atıyor.
Yeni araştırmalar, derin ötektik jel elektrolitler (DEGE'ler) adı verilen yeni tip elektrolitlerin, yüksek iyon iletkenlik kapasiteleri ve doğal termal kararlılıkları sayesinde bu sorunların üstesinden gelebileceğini gösteriyor.
Journal of the American Chemical Society adlı akademik dergide yayımlanan son çalışmada, araştırmacılar bu prensipleri temel alarak kimyasal florlu amidlere dayalı bir elektrolit geliştirdi.
Bilim insanları, 2,2,2-trifloro-N-metilasetamid kimyasalıyla üretilen elektrolitlerin, iğne benzeri lityum dallarının oluşumunu baskılamada da umut vaat eden kompakt bir pil sistemini mümkün kıldığını keşfetti.
Araştırmacılar, "Florinin elektron çekme etkisinden yararlanan florlu amidler kullanan bir dizi DEGE geliştirdik" diye yazdı.
Bilim insanları, bu elektrolit sistemini kullanan hücrelerin 9 bin saatten fazla stabil bir şekilde şarj döngüsüne girdiğini ve bazı tasarımların 2 bin 500 şarj döngüsünden sonra bile güç kapasitelerini yüzde 80'in üzerinde koruduğunu buldu.
"Geliştirilmiş özellikler, ilgili lityum simetrik pilin 9 bin saatten fazla stabil bir şarj döngüsüne ulaşmasını sağlıyor" diye yazdılar.
Testler, yaklaşık 80 santigrat derecelik yüksek sıcaklıklarda bile, yeni elektrolit sisteminin bir versiyonunun 300 şarj döngüsü boyunca stabilitesini koruduğunu gösterdi.
Genel olarak bulgular, lityum pillerdeki florlama ve jel içinde elektrolit sınırlama sisteminin, bu pillerin uzun süredir devam eden sınırlamalarının üstesinden gelmeye yardımcı olabileceğini gösteriyor.
Çin'deki Nankai Üniversitesi'nden çalışmanın yazarlarından Tianfei Liu, "Çalışmamız, hassas moleküler tasarımın lityum metal pil geliştirmedeki birden fazla zorluğun üstesinden nasıl gelebileceğini gösteriyor" dedi.
Dr. Liu, "DEGE'lere florlu gruplar ekleyerek, yalnızca gelişmiş arayüz kararlılığı elde etmekle kalmadık, aynı zamanda önemli ölçüde iyileştirilmiş döngü dayanıklılığı ve termal güvenlik de elde ettik" dedi.
Sonuçlar, elektrikli araçlar ve şebeke ölçeğinde depolama gibi günlük yaşam uygulamaları için lityum pilleri ölçeklendirmenin umut verici bir yolunu da sunuyor.
Çalışmanın bir diğer yazarı Kai Zhang, "Bu strateji, temel kimyayı günlük hayattaki performans gereksinimleriyle birleştirerek, yeni nesil yüksek performanslı elektrolit tasarımı için bir plan sunuyor" dedi.
Independent Türkçe
