Elektrikli araç sayısındaki hızlı artış, gelecekte devasa elektronik atık sorununa yol açıyor. MIT araştırmacıları, bu soruna çözüm olabilecek devrim niteliğinde bir malzeme geliştirdi. Nature Chemistry’de yayımlanan çalışmaya göre, organik çözeltiye batırıldığında kendiliğinden çözünerek orijinal bileşenlerine ayrılan bu yeni malzeme, çalışan katı hal pil hücrelerinde elektrolit olarak kullanılabiliyor.
MALZEME SİHİR GİBİ ÇALIŞIYOR
Araştırma ekibi, geleneksel yaklaşımların yüksek performansa odaklandığını, geri dönüşümün ise hep ikinci planda bırakıldığını vurguladı. Bu çalışmada ise tam tersi bir yöntem izlenerek kolayca geri dönüştürülebilen malzemelerden başlanıp bunların pillerle uyumlu hale getirildiği, bunun da geri dönüşüm odaklı yeni bir tasarım paradigması anlamına geldiği ifade edildi.
Araştırmacılar, projenin çıkış noktasının günlük yaşamdan alınan bir ilham olduğunu belirterek, büyüyle bir odanın hızla temizlendiği sahnelerden esinlenerek pillerin de dakikalar içinde çözünüp ayrışmasının hedeflendiğini dile getirdi.
KENDİLİĞİNDEN BİRLEŞEN YAPI
Ekip, Kevlar’ın dayanıklılığını taklit eden aramid amfifiller (AA) moleküllerini, iyon iletkenliği sağlayan polietilen glikol (PEG) zincirleriyle birleştirdi. Suya maruz kaldığında bu moleküller, iyon iletebilen sağlam nanoribbonlar oluşturarak pilin elektrolit tabakasını meydana getiriyor.
Malzemenin dayanıklılığı ve lityum iyonlarını taşıma kapasitesi test edildi. Lityum demir fosfat ve lityum titanyum oksit kullanılarak bir katı hal pil hücresi inşa edildi. Malzemenin işlevsel olduğu görüldü ancak hızlı şarj ve deşarj sırasında ‘polarizasyon’ adı verilen sınırlayıcı bir etki gözlendi.
PAMUK ŞEKERİ GİBİ DAĞILIYOR
Araştırma sırasında, elektrolit tabakası organik çözeltiye daldırıldığında nanobantların dakikalar içinde çözünerek pili parçalara ayırdığı gözlendi. Bu süreç, pamuk şekerinin suda dağılmasına benzetildi. Elektrolitin çözünmesiyle elektrotların doğal olarak ayrıldığı ve geri dönüşümün kolaylaştığı kaydedildi.
LİTYUM KAYNAKLARINA ETKİSİ
Çalışmada, bu malzemenin geri dönüşüm sürecinde çığır açabileceği vurgulandı. Özellikle ABD’de atık pillerden büyük ölçekte lityum geri kazanımının, yeni lityum madenleri açmakla aynı etkiyi yaratabileceği; böylece lityum fiyatlarının yükselmesinin de önüne geçilebileceği ifade edildi.
Araştırmacılar, yeni malzemeyi mevcut pil tasarımlarına entegre etmenin yollarını arıyor. Ayrıca önümüzdeki 5–10 yıl içinde geliştirilecek yeni nesil pillerde bu yaklaşımın uygulanabileceği öngörülüyor.
