MIT araştırmacılarından "çığır açıcı" batarya hamlesi

Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)
Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)
TT

MIT araştırmacılarından "çığır açıcı" batarya hamlesi

Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)
Elektrikli araçlar daha az karbon salımına yol açsa da bataryaları çevreye zarar vermeye devam ediyor (Reuetrs)

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) araştırmacılar, yeni bir batarya malzemesi üretti. Bilim insanları bu sayede elektrikli araçlardan akıllı telefonlara pek çok cihazda kullanılan bataryaların hem daha ucuza üretilmesini hem de daha fazla enerji depolamasını sağlayacağını umuyor. 

Bilim insanları son yıllarda, "düzensiz kaya tuzu" denen ve lityum iyon bataryaların depolama kapasitesini artıran bir malzeme üzerine çalışıyor. 

MIT ekibi bunu gerçekleştirmek için kısmen düzensiz kaya tuzuyla polianyonları birleştirerek bataryada kullanılacak yeni bir katot geliştirdi. Araştırmacılar bu sayede bataryanın kapasitesinin artmasının yanı sıra performansı düşmeden tekrar tekrar şarj edilebildiğini söylüyor.

Nature Energy adlı hakemli dergide 23 Ağustos'ta yayımlanan çalışmadaki en önemli adım, düzensiz kaya tuzlarıyla ilgili temel bir sorunu çözmesiydi. 

Bu malzemelerin kapasitesi diğer katot malzemelerine göre yüksek olsa da uzun vadede pek kararlı olmuyorlar. 

Yüksek voltaj altında malzemenin içindeki oksijen atomları oradan oraya hareket etmeye başlıyor ve bataryaya zarar verebiliyor.

Araştırmacılar bu sorunu çözmek için malzemeye fosfor ekleyerek oksijen atomları arasında yapıştırıcı görevi görmesini sağladı. Atomların hareketliliğinin azalması da bataryaya uzun süre zarar görmeden kullanılma imkanı verdi. 

Çalışmaya liderlik eden Ju Li, asıl buluşun ekip arkadaşı Yimeng Huang'ın doğru miktarda fosfor eklemesi olduğunu söylüyor. 

Bilim insanları bu malzemenin büyük ölçüde manganezden oluşmasının en önemli özellikleri arasında yer aldığını da ekliyor. Yaygın ve ucuz bir element olan manganez özellikle ekonomik açıdan faydalı olabilir. 

Li, "Manganez nikelden en az 5 kat, kobalttansa yaklaşık 30 kat daha ucuz" diyerek ekliyor: 

Manganez aynı zamanda daha yüksek enerji yoğunluklarına ulaşmanın anahtarlarından biri. Bu nedenle bu maddenin dünyada çok daha fazla olması muazzam bir avantaj.

Keşif umut verici olsa da malzemenin geniş çapta kullanılması için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Araştırma ekibi halihazırda, malzemeyi daha büyük miktarlarda üretmenin ve performansını artırmanın yolları üzerinde çalışıyor.

Bilim insanları, MIT'nin bataryada "çığır açıcı" bir adıma işaret ettiğini belirttiği yeni malzemenin, elektrikli araçlar ve geniş çaplı enerji depolama sistemlerinde kullanılmasını umuyor. 

Independent Türkçe, Knowridge Science Report, MIT News, Nature Energy



İkiye bölünse bile çalışmaya devam eden batarya üretildi

Esnek bataryanın kesilmesine rağmen çalışması dayanıklılıkta yeni bir adıma işaret ediyor (ACS Energy Letters)
Esnek bataryanın kesilmesine rağmen çalışması dayanıklılıkta yeni bir adıma işaret ediyor (ACS Energy Letters)
TT

İkiye bölünse bile çalışmaya devam eden batarya üretildi

Esnek bataryanın kesilmesine rağmen çalışması dayanıklılıkta yeni bir adıma işaret ediyor (ACS Energy Letters)
Esnek bataryanın kesilmesine rağmen çalışması dayanıklılıkta yeni bir adıma işaret ediyor (ACS Energy Letters)

İkiye katlansa veya bölünse bile çalışmaya devam eden batarya geliştirildi. 

Lityum iyon bataryalar, akıllı telefonlardan elektrikli araçlara kadar pek çok alanda kullanılıyor. Ancak alev almaya yatkın olmaları nedeniyle bilim insanları farklı seçenekleri araştırıyor. 

Bu çalışmalarda öne çıkan seçeneklerden biri de lityum sülfür bataryalar. Daha güvenli olması beklenen bu cihazlar ayrıca yüksek enerji yoğunluğu sunma ve ucuza mal edilme potansiyeliyle de öne çıkıyor.

Ancak lityum sülfür bataryalar, bütün bu artılarına rağmen uzun ömürlü değil. Bu bataryaları yüksek sıcaklıkta kararlı halde tutmak için karbonat bazlı elektrolit kullanılması öneriliyor.

Fakat katottaki sülfür, elektrolit içinde çözünmeye devam ederek katı bir çökelti oluşturuyor ve bataryanın kapasitesini düşürüyor. 

Çin Elektronik Bilimi ve Teknolojisi Üniversitesi'nden araştırmacılar, katot ve elektrolit arasına bir katman daha koymanın bu sorunu çözeceğinden yola çıkarak farklı maddelerle deneyler yürüttü. 

Bulgularını hakemli dergi ACS Energy Letters'ta 13 Eylül'de yayımlayan ekip, poliakrilik asidin sülfür-demir batarya katotlarında en iyi sonucu veren kaplama olduğunu saptadı.

Araştırmacılar bu kaplamayla hem esnek ve düz bir batarya olan kese pil hem de düğme pil prototipi üretti. 

Kese pil, 100 şarj-deşarj döngüsü boyunca herhangi bir bozulma belirtisi olmadan çalıştı. Ayrıca batarya ikiye katlandığında veya kesildiğinde de güç sağlamaya devam etti.

Çalışmaya liderlik eden Liping Wang, Interesting Engineering'e yaptığı açıklamada "Batarya, benzersiz tasarımı sayesinde kesildikten sonra da çalışmaya devam ediyor; iletken ağ fiziksel hasardan sonra bile sağlam kalıyor" diyerek ekliyor:

Bu muhtemelen mekanik kopmaya rağmen iyon ve elektron akışına izin veren sağlam ve esnek bir bağlayıcı sistem ya da yapısal tasarımdan kaynaklanıyor. İletken yollar, kesilme sırasında tamamen koparılmadığı için devre işlemeye devam ediyor.

Düğme pil ise 300 şarj-deşarj döngüsünün ardından kapasitesinin yüzde 72'sini korumayı başardı. 

Daha sonra kaplamayı diğer metallerden yapılmış katotlarda test eden ekip, lityum molibden ve lityum vanadyum batarya üretti. Bu piller de 300 şarj-deşarj döngüsü boyunca kapasitesini korudu.

Bulgular, sadece lityum sülfür bataryaların değil başka türden metallerle yapılanların da kaplamayla uzun ömürlü ve güvenli hale getirilebileceğine işaret ediyor.

Independent Türkçe, Interesting Engineering, Cosmos Magazine, EurekAlert, ACS Energy Letters