Güney Kore’den lityum pillerin ömrünü ikiye katlayan hibrit bağlayıcı

Elektrikli otomobil pazarındaki küresel rekabet, batarya hücresi üreticilerini daha kalın ve yüksek kapasiteli elektrot tasarımlarına yöneltiyor. Sungkyunkwan Üniversitesi ve Seul Ulusal Üniversitesi araştırmacıları, kalın film lityum iyon pil elektrotlarında görülen çatlama ve bağlayıcı kayması sorununu aşmak amacıyla elastik spandeks ile poliakrilik asidi moleküler düzeyde birleştiren yeni bir bağlayıcı geliştirdi.

Kalın elektrotların kurutulması sırasında geleneksel PVDF bağlayıcıların yüzeye doğru hareket etmesi, elektriksel iletimin zayıflamasına ve kapasitenin hızla düşmesine yol açıyordu. Çift Etkili Hibrit Polimer teknolojisi, bağlayıcının elektrot içinde dengeli biçimde kalmasını sağlayarak bu sorunu ortadan kaldırdı. Sungkyunkwan Üniversitesi’nden Profesör Ki-Jae Kim, spandeksin yapısal esnekliği ile poliakrilik asidin kimyasal bağ gücünün bir araya getirilmesi sayesinde kalın elektrot üretimindeki fiziksel sınırların aşıldığını bildirdi.

MOLEKÜLER DÜZEYDE BİRLEŞTİRİLDİ

DHP bağlayıcı teknolojisi, pil hücrelerinde oluşan mekanik stresi ve kimyasal deformasyonu azaltıyor. Esnek spandeks yapısı, kalın elektrotlara stres altında kırılmaya karşı direnç kazandırıyor. PAA molekülleri ise pil bileşenleriyle güçlü bağ kurarak yapışma gücünü geleneksel PVDF bağlayıcıların iki katına çıkarıyor. İlk şarj döngüsünde kendiliğinden oluşan lityum arayüz katmanı da iyonların yoğun elektrot malzemesi içindeki hareketini hızlandırıyor. Laboratuvar ve ticari sınıf poşet pil testlerinde geleneksel yöntemle üretilen bataryalar 95 döngünün ardından işlevini kaybetti. Spandeks katkılı yeni bağlayıcının kullanıldığı bataryalar ise 200 döngü sonunda başlangıç kapasitelerinin yüzde 86,8’ini korudu. Böylece pil ömrü iki katın üzerine çıktı.

DOĞRUDAN UYGULANABİLİYOR

Geliştirilen bağlayıcıyı otomotiv ve enerji sektörü açısından önemli hale getiren başlıca unsur, mevcut üretim altyapısıyla uyumlu olması. Yeni nesil pil teknolojilerinin büyük bölümü milyarlarca dolarlık fabrika yatırımları ve karmaşık kuru işleme ekipmanları gerektirirken DHP bağlayıcı, mevcut ıslak üretim hatlarında doğrudan kullanılabiliyor.

Üreticiler, yeni makine satın almadan veya montaj hatlarını durdurmadan yalnızca kullanılan kimyasal bağlayıcıyı değiştirerek daha yüksek kapasiteli piller üretebilecek. Teknolojinin elektrikli araçların menzilini 400 milin üzerine çıkarması hedefleniyor. Üretim hatlarına kolay uyum sağlayan bu yapı, elektrikli araç sektöründeki maliyet baskısının azaltılması ve küresel menzil rekabetinde daha yüksek kapasiteli bataryaların yaygınlaştırılması için yeni bir seçenek sunuyor.