Boğaziçi Üniversitesi ve Rusya’dan araştırmacılar
geleceğin pilleri için birlikte çalışacak
TÜBİTAK Rusya Temel Araştırmalar Kurumu (RFBR) ile İkili İşbirliği Programı kapsamında desteklenmeye hak kazanan Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Kısmı öğretim üyesi Doç. Dr. Damla Eroğlu Pala’nın projesi, geleceğin pilleri olarak görülen lityum-sülfür bataryaların daha uzun ömürlü olabilmesi için batarya performansıyla elektrolit tasarımı ortasındaki bağlantıyı araştıracak. Rusya’dan Ufa Kimya Enstitüsü (Ufa Institute of Chemistry) ile iş birliği içinde yürütülecek projenin üç yıl sürmesi planlanıyor.
Geleceğin pilleri lityum-sülfür bataryalar
Cep telefonlarından bilgisayarlara ve elektrikli araçlara kadar kullanılan mevcut en gelişmiş batarya tipinin lityum-iyon bataryalar olduğunu belirten Doç. Dr. Damla Eroğlu Pala, şimdi gelişmekte olan lityum-sülfür bataryaların ise beş kat daha fazla güç depolayabileceğini vurguluyor: “Lityum-sülfür bataryalar şimdi ticari olarak erişilebilir değil, lakin çok gelecek vaadediyor; zira bir lityum-iyon bataryadan beş kat daha fazla teorik özgül güç gösteriyor ve daha düşük maliyetli olma potansiyeline sahip.”
Lityum-sülfür bataryaların faal unsur olarak sülfürü kullanması da üretim maliyetini düşürüyor: “Lityum-iyon bataryalarda etkin unsur olarak kobalt bazlı değerli materyaller kullanılıyor ve bunlar yalnızca muhakkak ülkelerin denetimi altında. Halbuki lityum-sülfür bataryalarda kullanılan sülfür hem tabiatta çok bulunuyor hem de ucuz ve toksik tesirleri yok.”
Doç. Dr. Pala, lityum-sülfür bataryaların daha yüksek güç depolama kapasitesine sahip olduğu için bilhassa elektrikli otomobillerde ve güneş ve rüzgar gücünden üretilen elektriğin depolanmasında kullanılabileceğini de ekliyor.
Elektrolitte çözünebilir moleküller batarya ömrünü kısaltıyor
Bütün avantajlarına karşın lityum-sülfür bataryaların günümüzde kullanılamamasının sebebi ise çok uzun ömürlü olmayışları: “Lityum-sülfür bataryalarda katotta çok sayıda orta tepki oluşuyor ve bu tepkiler sonucunda da elektrolitte çözünebilen lityum polisülfid denen moleküller ortaya çıkıyor. Bu moleküller anotla katot ortasında polisülfid mekik sistemi denilen bir taşınma sistemine giriyor, bu da bataryanın kapasitesini çok süratli kaybetmesine ve döngü ömürlerinin çok kısa olmasına neden oluyor.”
Bu sorunun bataryaların elektrolit dizaynlarını değiştirerek çözülebileceğini belirten Doç. Dr. Pala, projede neler yapacaklarını ise şöyle açıklıyor: “Bahsettiğimiz tepki ve polisülfid mekik sistemleri hem elektrolit ölçüsü hem de elektrolitte kullanılan solvent ve tuz tipinden çok etkileniyor. Bizim yapmak istediğimiz aslında elektrolitin içindeki solvent ve tuzun özelliklerinin ve elektrolit ölçüsünün bu sistemleri nasıl etkilediğini karakterize edebilmek. Bunun için birçok farklı tıpta elektrolit deneyerek bataryanın performansının nasıl etkilendiğine bakacağız.”
Lityum-sülfür bataryaların ticarileşebilmesi için yol gösterici olacak
Araştırma sistemlerinin hem modelleme hem de deneysel çalışmalar içerdiğini belirten Doç. Dr. Damla Eroğlu Pala, “Deneysel olarak elektrolitin özelliklerinin, kompozisyonunun ve ölçüsünün bataryanın içindeki tepki sistemleri ve batarya performansını nasıl etkilediğini karakterize edeceğiz ve bu deneylerden elde ettiğimiz sonuçları geliştireceğimiz kuantum kimyası ve elektrokimyasal modellerle birlikte değerlendireceğiz,” tabirlerini kullandı.
Doç. Dr. Pala, proje kapsamında bir eser geliştirme amaçları olmasa da alınacak sonuçların lityum-sülfür bataryaların ticarileşmesi için yol göstereceği olacağını vurguluyor: “Lityum-sülfür bataryaların ticari olarak erişilebilir olması için spesifik güç ve döngü ömürlerinin arttırılması gerekmekte, bu sebeple elektrolit ölçüsü ve özelliklerinin bataryada gerçekleşen tepkileri ve hasebiyle batarya performansını nasıl etkilediğini görmeliyiz.”
Kaynak: (BHA) – Beyaz Haber Ajansı
