Kısa Sürede Şarj Edilebilen Uzun Ömürlü Bataryalar
Taşınabilir elektronik cihazların çeşitliliğinin ve sayısının günden güne artmasıyla birlikte bu cihazların işlevlerini uzun süreli ve etkin olarak gerçekleştirmesini sağlayacak yüksek enerji yoğunluklu, güvenli, uzun ömürlü, bakımı kolay, kısa sürede şarj edilebilen ve çevreye zarar vermeyen bataryalara da ihtiyaç artıyor.
Enerji kaynaklarının azalması ve enerji depolama sistemlerine ihtiyaç duyulması nedeniyle yakın gelecekte yaygınlaşması beklenen elektrikli otomobillerin üretimine bağlı olarak da şarj edilebilir bataryalara olan gereksinim çoğalıyor.
Lityum-iyon (Li-iyon) piller elektrikli ve elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılıyor. Deşarj olduktan sonra tekrar şarj edilerek kullanılabilen elektrokimyasal hücreler olan Li-iyon pillerde, diğer pil sistemlerinde olduğu gibi enerjiyi elde etmekte ve depolamakta görev alan Artan talebe bağlı olarak Li-iyon piller ile ilgili araştırmalar da her geçen gün daha çok önem kazanıyor. Li-iyon pillerin kapasitesinin artırılmasına yönelik çalışmalardan biri de California Üniversitesi Riverside Kampüsu nde görevli Prof. Dr. Cengiz Özkan ve arkadaşları tarafından yapıldı.
Li-iyon pillerde anot olarak şimdiye kadar lityum, magnezyum, kalay, germanyum gibi pek çok metal oksit ile karbon nano yapılar kullanıldı. Fakat bu malzemelerin bazıları düşük verimli olduğu, bazıları ise su ile kolay tepkimeye girebildiği için güvenlik açısından riskleri var. Daha önce kullanılan fakat genleşme problemi nedeniyle vazgeçilen silisyum içeren anotlar maksimum lityum hareketine olanak sağladıkları için son dönemde tekrar gündeme gelmeye başladı.
Nature Scientific Reports dergisinin Nisan sayısında yayımlanan çalışmada Li-iyon pillerindeki anotlarda silisyum kullanılması ile ilgili alternatif bir yöntem öneriliyor. Dr. Özkan ve ekibinin geliştirdiği bu yöntemde yüksek kapasitesinin yanı sıra çevreye zararsız, zehirli olmayan, kolayca temin edilen ve bu nedenle maliyeti de düşük olan silisyum dioksit (Si02) kullanılıyor.
Oyun hamurundan hazır gıdaya kadar pek çok şeyde kullanılan Si02 zehirli olmayan, optik geçirgen yapılı, organosilikon kaynağı polidimetil-silisyumdan (PDMS) üretiliyor. Çalışmaya göre PDMS, uygun sıcaklık ve basınç altında Si02 nanotüpler oluşturuyor. Diğer çalışmalarda üretilenlerden farklı olarak, Dr. Özkan ve arkadaşları tarafından geliştirilen tüplerin hem enerjisi düzgün dağılmış ve yüksek yoğunluklu, hem de kullanım süreleri uzun. Anot olarak kullanılan Si02 nano tüpler stabil oldukları için bu şekilde üretilen piller de daha uzun ömürlü oluyor. Bu piller enerji depolama kabiliyetini kaybetmeden 100 kez doldurulabiliyor. Araştırmacılar, bu şekilde üretilen pillerin birkaç yüz kez daha doldurulabileceğini düşünüyor.
Bu çalışmada geliştirilen uzun ömürlü bataryaların seri üretimi ile ilgili çalışmalar başlamış durumda. Ticari olarak da desteklenen bu bataryalar, elektronik dünyasına ve elektrik otomobil endüstrisine fayda sağlayacak ve bu sayede çağımızın önemli bir ihtiyacını karşılayacak gibi görünüyor.
