Esnek polimer elektrolitlerle yeni nesil piller

Vücudumuza takıp, taşıyabileceğimiz cihazlar geliştirilirken, cihazın esneklik, hafiflik ve vücuda uyum sağlayabilme özellikleri büyük önem taşımaktadır. Günlük yaşamda sağlık takibi, spor performansı izleme ve mobil iletişim gibi birçok alanda kullanılan akıllı saat,tişört  gibi cihazlara olan ilgi ve ihtiyaç giderek artmaktadır.

Günümüzde kullanılan geleneksel pil teknolojileri; sert yapıları, sınırlı şekillendirilebilirlikleri nedeniyle esnek yapıda olması istenen sistemlerin ihtiyaçlarını karşılamakta yetersiz kalmaktadır. Bu durum, esnek, güvenli ve verimli enerji depolama sistemlerine duyulan ihtiyacı ortaya çıkarmaktadır.

Çalışmaların sonucunda, farklı şekillere dönüştürülebilen enerji depolama cihazları geliştirilmiştir fakat pil sistemlerinde anot ve katot arasında iyon taşıyarak pilin çalışmasını sağlayan katı hal elektrolitleri düşük iyonik iletkenliğe sahiptir. Bu da bu alandaki gelişmeleri sınırlayıp ticari sürece geçiş sürecinde sıkıntı yaratmaktadır.¹

Sıvı elektrolitler yerine katı elektrolitlerin kullanılma sebebi, sıvı elektrolitlerin deformasyon sırasında sızdırma ve kısa devre sorunlarına yol açabilme ihtimalinin olmasıdır.²

Araştırmacılar, yeni parçalar ekleyerek daha yüksek iyonik iletkenliğe sahip polimer elektrolit geliştirdiler. Bu polimer malzemenin içine eklenen özel geliştirilen madde, sert yapıyı daha yumuşak ve esnek hale getirmeye yardımcı olur. Böylece polimer zincirleri daha rahat hareket eder. Yani özel organik molekül 4-hidroksi TEMPO (HyTEMPO) kullanarak iyonik iletkenliği artırmayı başardılar. Bu molekül dış etkilere duyarlı ve kararlı bir yapıya sahip bu sayede iyonlar daha serbest hareket ediyor ve geçiş yolları artıyor, iyonik iletkenlik artmış oluyor. Aynı zamanda cihazın enerji depolama kapasitesini arttırıyor.¹

Uygulanan bükme testlerinde de performans eksikliği gözlenmemiştir. Bu yüksek iyonik iletkenliğe sahip elektrolit, güvenli, esnek ve verimli enerji depolama sistemleri için ideal bir malzeme olarak görülüyor.

Bu etkiler sayesinde:

• Yüksek iyonik iletkenlik elde edilmiştir (73,5 mS/cm)
• Aktivasyon enerjisi düşüktür (0,13 eV)
• Karbon bazlı fiber elektrotlarla birlikte, aktif maddeye gerek kalmadan yüksek enerji yoğunluğu (25,4 Wh/kg) ve güç yoğunluğu (25.000 W/kg) sağlanmıştır.
• Ayrıca, 8.000 kez bükülse bile kapasitenin %91,2’si korunmuştur.

Esnekliğinin de kanıtlanması ile beraber vücuda takılabilen veya kıyafetlere eklenebilen elektronik cihazlarda kullanılabilirler. 

Sonuç olarak, geliştirilen redoks polimer elektroliti hem yüksek iyonik iletkenliği hem de üstün mekanik ve elektrokimyasal dayanıklılığıyla ön plana çıkmaktadır. Bu özellikleri sayesinde, gelecekte giyilebilir ve esnek enerji depolama cihazlarında güvenli ve verimli bir çözüm sunma potansiyeline sahiptir.¹

Kaynaklar

1. https://techxplore.com/news/2025-07-polymer-electrolyte-ionic-small-amount.html
2. Kim, J. G., Ko, J., Lim, H. K., Jo, Y., Yu, H., Kim, M. W., … & Kim, N. D. (2025). Organic Radical-Boosted Ionic Conductivity in Redox Polymer Electrolyte for Advanced Fiber-Shaped Energy Storage Devices. Nano-Micro Letters, 17(1), 185.