Dünya her zamankinden daha büyük rüzgar ve güneş gücü sistemleri kurarken, güneş battığında yahut rüzgar olmadığında güç sağlamak için ekonomik, büyük ölçekli akülere olan muhtaçlık süratle artıyor. Günümüzün lityum iyon pilleri, bu çeşit uygulamaların birçok için hala çok kıymetlidir. Artık, bir küme bilim adamı bu boşluğu doldurmaya yardımcı olabilecek, tabiatta bol bulunan ve ucuz materyallerden yapılmış yeni bir çeşit batarya geliştirdiler.
İki elektrot gereci olarak alüminyum ve kükürt kullanan, ortalarında erimiş tuz elektroliti bulunan yeni pil mimarisi ayrıntılandıran makale, baş müellifi MIT Profesörü Donald Sadoway ve 15 öbür muharrir tarafından Nature dergisinde yayınlandı.
Sadoway çalışması için “Küçük ölçekli sabit depolama ve nihayetinde otomotiv kullanımları için lityum iyon pillerden daha güzel, çok daha uygun bir şey icat etmek istedim” dedi.
Pahalı olmalarına ek olarak, lityum iyon piller yanıcı bir elektrolit içeriyor. Her an alev almaları tehlikesi nedeniyle nakliyesi de epey sıkıntı. Sadoway ve takımı bu problemden yola çıkarak periyodik tabloyu incelemeye başladı ve lityumun yerini alabilecek ucuz, Dünya’da bol metaller aramaya başladı. Sadoway’e nazaran ticari olarak baskın metal olan demir, verimli bir pil için gerçek elektrokimyasal özelliklere sahip değildi. Grup daha sonra Dünya’daki en bol metallerden alüminyumu proje için en uygun metal olarak seçti.
Ardından, öbür elektrot olarak şarj ve deşarj sırasında iyonları ileri geri taşımak için metal olmayan husus olarak kükürt seçildi. Sadoway, bunun nedenini otomobillerde ve başka lityum iyon pil uygulamalarında tehlikeli yangınlara yol açan “uçucu, yanıcı organik sıvıları kullanmayacağız” şeklinde açıkladı. Yalıtım için ise tuz kullanıldı.
BATARYA GEREÇLERİ RASTGELE BİR MARKETTEN TEDARİK EDİLEBİLİYOR
Ekibin elde ettikleri üç gereç ucuz ve basitçe bulunabiliyor: süpermarketteki folyodan hiçbir farkı olmayan alüminyum; genellikle petrol rafinasyonu üzere süreçlerden kaynaklanan atık bir eser olan kükürt; ve yaygın olarak bulunan tuzlar. Sadoway, materyallerle ilgili “Malzemeler ucuz ve bu şey inançlı ve yanamaz” dedi.
BİR DAKİKADA ŞARJ OLABİLİYOR
Yeni batarya inanılmaz yüksek şarj oranlarına karşın yüzlerce döngüye dayanabiliyor. Şarj mühleti çalışma sıcaklığına nazaran değişiklik gösterebiliyor. 25 derece çalışma sıcaklığında şarj müddeti 110 dereceye göre 25 kat daha süratli.
Şaşırtıcı bir formda, grubun düşük erime noktası nedeniyle elektrolit olarak seçtiği erimiş tuzun rastlantısal bir avantaja sahip olduğu ortaya çıktı. Pil güvenilirliğindeki en büyük sıkıntılardan biri, bir elektrotta biriken ve sonunda başka elektrotla temas etmek için genişleyen, kısa devreye neden olan ve verimliliği engelleyen dar metal sivri uçlar olan dendritlerin oluşumudur. Ancak bu özel tuz, benzeri arızalara neden olmuyor.
Sadoway, seçtikleri kloro-alüminat tuz ile ilgili “Esas olarak bu kaçak dendritleri emekliye ayırdı ve birebir vakitte çok süratli şarja müsaade verdi. Çok yüksek şarj suratlarında deneyler yaptık, bir dakikadan daha kısa müddette şarj ettik ve dendrit kısa devre nedeniyle hiçbir vakit hücre kaybetmedik” dedi.
YENİ GAYE BATARYANIN OTOMOTİV BÖLÜMÜNDE KULLANILMASI
Sadoway, elektrikli otomobillerle ilgili “Bugün akaryakıt pompalarında olduğu üzere, elektrikli araçlar yollarda birkaç otomobilin tıpkı anda şarj etmek istediği kadar yaygınlaştığında, bunu pillerle yapmaya çalışırsanız ve süratli şarj istiyorsanız, amperler kadar yüksek ki tesisi besleyen hatta o ölçüde amper yok” diyerek gücü depolamak ve daha sonra gerektiğinde süratle hür bırakmak için bunun üzere bir pil sistemine sahip olmanın gerektiğini belirtti. Ayrıyeten yeni batarya şarj istasyonları için yeni güç sınırlarının kurulması gereksinimini da ortadan kaldırabilir. Takım artık bataryayı otomotiv bölümünde kullanabilecek formda geliştirmeye çalışıyor.
BATARYA BERBAT KOKU YAYABİLİYOR
Kükürt bazlı bir pil, kimi kükürt formlarıyla ilişkili makûs kokular üretme riskini taşıyor. Sadoway, çürük yumurta kokusu üzere bir kokunun oluşmasını “Şans değil” diyerek açıkladı lakin altını çizerek “Batarya mühürlü, açık bir kap değil. Bu yüzden bu bahiste endişelenmezdim” dedi.