Hong Kong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (HKBTÜ) araştırmacıları, lityum-kükürt (Li-S) pillerin üretimini dönüştürmeye hazırlanan, çığır açıcı bir üretim yöntemi geliştirdi. Üniversitenin Bütünleşik Sistemler ve Tasarım Bölümü’nde görevli Dr. Mitch Li Guijun liderliğindeki ekip, yüksek hızlı lazer kaynaklı bir dönüşüm süreci ile gelenekselde ayrı ayrı ve uzun sürede gerçekleşen işlemleri tek adımda gerçekleştiren bir teknik tasarladı.
ÜRETİMDE HIZ VE VERİMLİLİK
Yeni geliştirilen bu süreç, farklı koşullarda gerçekleşen çok aşamalı üretim süreçlerini, nanosaniye ölçeğinde tamamlayabiliyor. Böylece hassasiyet ve performanstan ödün vermeden, entegre kükürt katotları daha hızlı ve verimli şekilde üretilebiliyor. Özellikle aktif madde sentezi ve katot hazırlama süreçleri artık daha kısa sürede, tek bir işlemle tamamlanabiliyor.
SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ ALTERNATİFİ
Li-S piller, sundukları yüksek enerji yoğunluğu ve düşük çevresel etkiler nedeniyle lityum-iyon pillere alternatif olarak gösteriliyor. Kükürt katotları sayesinde 2.600 Wh/kg’a kadar teorik enerji yoğunluğuna ulaşabilen bu piller, aynı zamanda düşük maliyetli ve çevre dostu yapısıyla dikkat çekiyor. Kükürtün bol bulunabilirliği, geleneksel pillere kıyasla sürdürülebilirlik avantajı da sağlıyor.
LAZER BASKI TEKNİĞİ
Yeni teknikle, halloysit nanotüpleri (konak), kükürt türleri (aktif) ve gözenekli karbon (iletken) maddeler bir araya getirilerek doğrudan karbon kumaş üzerine entegre bir katot basılabiliyor. Bu lazerle basılmış kükürt katotlarının hem madeni para tipi hem de kese tipi Li-S pillerde güçlü performans sergilediği tespit edildi.
TERMAL DÖNÜŞÜM SÜRECİ
Araştırmacılar, lazerle tetiklenen bu dönüşüm sürecinin ultra yoğun bir termal fenomen olduğunu ifade ediyor. Işınlanmış malzemelerin geçici olarak binlerce Kelvin dereceye kadar ulaşan sıcaklıklarda ısıtıldığı ve ardından soğutulduğu bu süreçte, ayrışan parçacıklar birleşerek yeni malzemeler oluşturuyor. Bu durum aynı zamanda mikro patlamalar yoluyla parçacıkların püskürtülmesini ve aktarılmasını da kolaylaştırıyor.
SANAYİYE YENİ SOLUK
Sadece tek ışınlı bir lazer kullanarak, yaklaşık 2 cm²/dakika hızla baskı yapılabiliyor. Ekip, 75×45 mm²’lik bir katotu 20 dakikada üretmeyi başardı. Bu katot, küçük bir ekranı saatlerce çalıştırabilecek kadar enerji sağlayarak teknolojinin verimliliğini ve gerçek dünya potansiyelini ortaya koydu.
Yeni lazerle baskı yöntemi, lityum-kükürt pillerin endüstriyel ölçekte üretimini daha ulaşılabilir ve verimli hale getirebilir. Bu da enerji depolama teknolojilerinde yeni bir dönemin başlangıcına işaret ediyor.
