Elektrikli araçlar ve diğer taşınabilir cihazlar için daha güçlü ve uzun ömürlü bataryalara olan ihtiyaç her geçen gün artıyor. Bilim insanları, bu ihtiyacı karşılamak için lityum-sülfür katı hal bataryalar üzerinde çalışıyorlar. Bu tür bataryalar, mevcut lityum-iyon bataryalara göre daha fazla enerji depolayabilir ve daha ucuz olabilir.
Sorun:
Ancak lityum-sülfür katı hal bataryaların geliştirilmesi, sülfür katot üretimiyle ilgili sorunlar nedeniyle zor bir görevdir. Sülfür, elektron iletiminde zayıftır ve şarj olurken genişleyip daralabilir. Bu da bataryaların hasar görmesine ve daha az güvenilir hale gelmesine neden olur.
Çözüm:
Bilim insanları, sülfür ve iyottan oluşan yeni bir kristal katot malzemesi geliştirdi. İyot, sülfürün tek başına kullanıldığında olduğundan 100 milyar kat daha iletken hale getirir. Dahası, bu kristal sıcak bir fincan kahveden daha düşük bir sıcaklıkta eritilebilir. Bu da bataryaların şarj edildikten sonra eritilerek yoğun şarj işleminin yol açabileceği hasarlardan sonra kendini onarabilmesine olanak sağlar.
Faydalar:
Kendini onarabilen katı hal bataryalar birçok avantaja sahiptir:
- Daha uzun ömür: Bataryalar, tekrarlanan şarj ve kullanım kaynaklı hasardan dolayı eskimeyecek ve daha uzun süre dayanacak.
- Daha fazla enerji: Bataryalar, mevcut lityum-iyon bataryalardan daha fazla enerji depolayabilecek.
- Daha düşük maliyet: Bataryalar, kolaylıkla temin edilebilen malzemeler kullanılarak üretilebilecekleri için daha ucuz olacak.
Gelecek:
Araştırmacılar, yeni katot malzemesinin otomobil gibi uygulama alanları olan bir katı hal bataryası geliştirmek için kullanılabileceğini söylüyor. Henüz yapılması gereken çok şey olsa da, bilim insanları bu yeni keşfin bu ihtimalin gerçekleşmesine bizi çok daha fazla yaklaştırmayı sağladığını söylüyor.
Sonuç:
Kendini onarabilen katı hal bataryalar, elektrikli araçlar ve diğer taşınabilir cihazlar için devrim niteliğinde bir gelişme olabilir. Bu yeni teknoloji, daha uzun ömürlü, daha güvenilir ve daha ucuz bataryalar sağlayarak enerji depolama ve taşınabilirlik alanını değiştirebilir.
Ek Bilgiler:
- Araştırma, Nature dergisinde yayımlanan "Katı Hal Li-S Bataryaları İçin Onarılabilen ve İletken Sülfür İyodür" başlıklı bir makalede sunuldu.
- Araştırmaya California Üniversitesi San Diego ve Honda Araştırma Enstitüsü'nden bilim insanları katkıda bulundu.
- Çalışma, ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edildi.
Keşifle ilgili yorumlar:
- "Bu keşif, bir bataryanın kullanım ömrünü önemli ölçüde artırarak katı hal lityum-sülfür bataryaların piyasaya sürülmesinin önündeki en büyük zorluklardan birini çözme potansiyeline sahip." - Christopher Brooks, Honda Araştırma Enstitüsü baş bilim insanı
- "Bu yeni malzemenin keşfinden dolayı çok heyecanlıyız. Sülfürdeki elektriksel iletkenliğin ciddi artışı şaşırtıcı ve bilimsel olarak çok ilginç." - Ping Liu, UC San Diego'da nano mühendislik konusunda okutman ve Sürdürülebilir Güç ve Enerji Merkezi direktörü