Benzinli araçlardan elektrikli araçlara geçişteki endişelerden biri de kuşkusuz menzildir. Tek bir şarjla ne kadar uzağa gidilebilir? Araştırmacılar, bu soruya geleneksel tasarımı büyük ölçüde geliştiren bir formülasyonla yanıt verebileceklerine inanıyorlar. Elektrikli araçların ortalama menzilini 1.000 kilometrenin (600 mil) ötesine taşıyabileceklerini iddia ediyorlar. İşin sırrı silikonda.
Silikon, dünya çapında yaygın olarak bulunması nedeniyle pil mimarileriyle birleştirmek için ilgi çekici bir unsur olarak görülüyor.
Ancak silikon, şarj olduğunda genişleme gibi can sıkıcı bir özelliğe sahiptir. Silikon elemanlar şarj işlemi sırasında üç kat büyüyebilir ve sonra tekrar küçülebilir. Çılgınca genişleyen batarya elemanlarının, olumlu yönleri ne olursa olsun mühendisler tarafından pek sevilmediğini tahmin edebilirsiniz.
Silikon, dünya çapında yaygın olarak bulunması nedeniyle pil mimarileriyle birleştirmek için ilgi çekici bir unsur olarak görülmüştür.
Ancak silikon, şarj olduğunda genişleme gibi can sıkıcı bir özelliğe sahiptir. Silikon elemanlar şarj işlemi sırasında üç kat büyüyebilir ve sonra tekrar küçülebilir. Çılgınca genişleyen batarya elemanlarının, olumlu yönleri ne olursa olsun mühendisler tarafından pek sevilmediğini tahmin edebilirsiniz.
Tam da bu nedenlerden dolayı silikon, pillerde nanoparçacıklar olarak değerlendirilmiş ve dezavantajları azaltırken birçok avantajı da beraberinde getirmiştir.
Bununla birlikte, bu nanopartiküllerin üretilmesi çok daha karmaşık ve çok daha yüksek maliyetli bir süreç olduğundan yeni dezavantajlar ortaya çıkmaktadır.
Güney Kore’deki Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, nano ölçekten mikro ölçeğe atlayarak yaklaşık 1.000 kat daha büyük silikon parçacıkları üzerinde çalışmaya karar verdiler.
Bunların üretimi daha kolay ve ucuzdur ve yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu boyuttaki asıl sorun genişlemektir ama ekip bununla nasıl başa çıkılacağını çözmüştür.
Şarj sürecinde boyut değiştirebilen ve silikon tarafından deforme edilebilen bir jel polimer elektroliti kullandılar
Bu nedenle jel-mikro parçacık karışımı bir elektron ışını ile ışınlandı. Bu, ikisi arasında kovalent bağlar oluşturarak genleşmenin etkilerini ortadan kaldırırken daha iyi stabilite sağladı.
Pil performansları istikrarlı ve standart lityum-iyon pillerle karşılaştırılabilir özellikler sergilerken, enerji yoğunluğunda yüzde 40’lık ekstra bir iyileşme avantajı sağlamıştır.
Profesör Soojin Park bir bildiride şunları söyledi: ‘Mikro-silikon bir anot kullandık ama kararlı bir batarya elde ettik. Bu araştırma bizi gerçekten yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir lityum-iyon pil sistemine yaklaştırıyor.’
Ekip, böyle bir batarya için üretim sürecinin çok basit olduğunu ve bu yaklaşımın hemen uygulamaya hazır olduğunu savunuyor.
Bu yaklaşımın tam boyutlu bir batarya sisteminde nasıl bir sonuç vereceğini görmek oldukça ilginç olacaktır.
