Batarya katotları genellikle birden fazla bileşeni bir araya getirerek performans artırmaya çalışır. Ancak bu yaklaşım, farklı malzemeler arasındaki arayüzlerin zamanla bozulmasına ve batarya kapasitesinin düşmesine yol açar. Yeni geliştirilen malzeme ise bu problemi tamamen ortadan kaldırma potansiyeline sahip.
İletkenlik, depolama ve dayanıklılık bir arada
Araştırma ekibi, geleneksel karmaşık katot tasarımlarını sadeleştirmeyi hedefledi. Klora dayalı bileşiklerin iyon taşımada etkili olduğu ancak elektriksel iletkenliklerinin zayıf olduğu biliniyordu. Bilim insanları bu nedenle demir klorürü lityumla önceden yükleyerek iletkenliği artırmayı ve yapısal kararlılığı güçlendirmeyi denedi.
Elde ettikleri kristal yapı, lityum iyonlarının rahatça hareket edebileceği ve depolanabileceği çok yüzlü simetrik bir geometriye sahipti. Laboratuvar ortamında üretilen bu yapı, 200°C’de ısıtılarak stabil hale getirildi.
Test sonuçları dikkat çekici: Yeni malzeme, enerji yoğunluğu açısından lityum demir fosfat (LFP) katotlarla benzer seviyede. Ancak yüksek şarj hızlarında kapasitesini daha iyi koruması ile farklılaşıyor. Batarya, 15 dakikadan kısa sürede dolabilecek bir hızda 3.000 çevrimden sonra bile kapasitesinin yüzde 90’ını koruyabiliyor.
Malzemenin iletkenliği başlangıçta ideal olmasa da yüzde 2 oranında iletken karbon eklenerek bu sorun çözüldü. Ayrıca malzeme, yüksek kapasiteli katotların üzerine katman olarak uygulanarak hem iyon iletimini sağlıyor hem de fazla iyonları depolayabiliyor.
Kendi kendini onaran yapı
Yüksek dayanıklılığın ardındaki temel nedenlerden biri, malzemenin şarj döngüsü boyunca geçirdiği faz geçişleri. Bu geçişler sırasında yapı içinde oluşan mekanik gerilmeler, malzemenin kırılganlıktan esnekliğe geçmesini sağlıyor. Araştırmacılar, şarj esnasında oluşan mikro çatlakların ve boşlukların tamamen iyileştiğini belirtiyor. Bu sayede malzeme uzun süreli kullanıma karşı dirençli hale geliyor.
Tüm bu avantajlara rağmen, laboratuvar ölçeğinde kullanılan üretim yöntemi — toz haline getirme ve düşük sıcaklıkta sinterleme — büyük ölçekli üretime uygun değil. Araştırma ekibi, üretim sürecini ölçeklenebilir hale getirmek için alternatif yollar üzerinde çalışıyor.
Haberi DH'de Gör
{{body}}
{{/longBody}} {{^longBody}}{{body}}
{{/longBody}}