Güney Koreli bilim insanlarından oluşan bir araştırma ekibi, elektrikli araç (EV) endüstrisinde dengeleri değiştirebilecek yeni bir teknolojiye imza attı. Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (UNIST) tarafından geliştirilen yeni nesil jel elektrolit, elektrikli araç bataryalarının menzilini yaklaşık 2,8 kat artırma potansiyeli taşıyor. Bu gelişmenin, bataryaların güvenliğini ve ömrünü önemli ölçüde iyileştirmesi bekleniyor.
Mevcut üretim teknolojilerinde elektrikli araç üreticileri, daha uzun menzil elde edebilmek adına lityum iyon pilleri 4,4 voltun üzerindeki yüksek gerilim seviyelerine çıkarıyor. Teorik olarak voltajın artması depolanan enerjiyi artırsa da bu durum, nikel açısından zengin katotların kararsızlaşmasına yol açıyor.
JEL TABANLI KORUMA
Yüksek voltaj altında katot yüzeyinden salınan oksijen, reaktif oksijen türlerine (ROS) dönüşerek elektroliti parçalıyor ve batarya yapısına zarar veriyor. Batarya için bir tür "paslanma etkisi" yaratan bu durum, gaz oluşumuna, pilin şişmesine ve ömrünün hızla tükenmesine neden oluyor. UNIST ekibi bu sorunu aşmak için antrasen ve nitril içeren polimer zincirlerine dayalı, "An-PVA-CN" adı verilen jel benzeri bir elektrolit geliştirdi. Bu yeni malzeme, oksijen sorununu kaynağında çözerek hasarı oluşmadan engelliyor.
ÇİFT YÖNLÜ SAVUNMA
Geliştirilen elektrolitteki antrasen maddesi, oksijenin koruyucusu gibi davranarak iki aşamalı bir savunma mekanizması sunuyor. İlk olarak katottaki kararsız yüzey oksijenine bağlanarak reaktif türlerin oluşumunu engelliyor. İkinci aşamada ise halihazırda var olan zararlı bileşenleri toplayarak elektrolite zarar vermeden etkisiz hale getiriyor. Ayrıca nitril grupları da nikele bağlanarak çözünmeyi önlüyor ve pilin yapısal bütünlüğünü koruyor.
PİL ÖMRÜ UZUYOR
Yapılan testler, bu çığır açan teknolojinin pil ömrünü neredeyse üç kat uzattığını ortaya koydu. Yeni elektrolitin, yüksek voltaj altında 500 şarj döngüsünden sonra bile kapasitesinin yüzde 81'ini koruduğu belirlendi. Bu sonuçlar, sık sık batarya değişimi gerektirmeyen daha sürdürülebilir enerji depolama sistemlerinin önünü açıyor.
GAZ OLUŞUMU ENGELLENDİ
Araştırmada dikkat çeken bir diğer bulgu ise gaz oluşumundaki ciddi düşüş oldu. Normal elektrolitli bataryalarda yaklaşık 85 mikrometrelik şişme gözlemlenirken, yeni jel elektrolit ile bu oran sadece 13 mikrometre seviyesinde kaldı. Gaz üretimindeki bu 6 katlık azalma, daha güvenli ve uzun menzilli pillerin üretilebileceğini kanıtlıyor.
Projenin başında yer alan Profesör Hyun-Kon Song, çalışmalarının yüksek voltajlı pillerdeki oksijen reaksiyonlarının elektrolit tasarım aşamasında kontrol altına alınabileceğini gösterdiğini belirtti. Song, bu prensibin sadece elektrikli araçlarda değil, havacılık uygulamaları ve büyük ölçekli enerji depolama sistemleri için hafif bataryaların geliştirilmesinde de kullanılabileceğini ifade etti.
