Ana SayfaMakaleYeşeren TeknolojiSürdürülebilir Li-Mg hibrit pilleri

Sürdürülebilir Li-Mg hibrit pilleri

Günümüzde mobil cihazlar ve elektrikli araçların gitgide yaygınlaşması ile birlikte tekrar şarj edilebilen ikincil pillerin kullanımı artmaktadır. İkincil pillerden en yoğun olarak kullanılan lityum-iyon pillerin sürdürülebilirliği hakkındaki endişeler ve dünyadaki sınırlı lityum rezervleri, yeni-nesil enerji depolama sistemleri hakkında yapılan bilimsel çalışmaları hızlandırmıştır1. Bu noktada daha bol ve çok daha ucuz bir alternatif olan magnezyum (Mg) için daha fazla araştırmayı teşvik etmek için araştırmacılar mevcut araştırma durumunu değerlendirdi ve daha sürdürülebilir piller elde etmek için ileriye dönük Energy Material Advances dergisinde potansiyel yollar önerdi.

Çin Bilimler Akademisi (CAS) Şanghay Seramik Enstitüsü, Yüksek Performanslı Seramik ve Süper İnce Mikroyapı Devlet Anahtar Laboratuvarı’nda Profesör Chilin, “Uygun maliyetli ve yüksek performanslı pillerin geliştirilmesi zorunludur. Şu anda, lityum-iyon piller hala pazarın çoğunu sahip. Ancak, sınırlı Li kaynağı ve enerji yoğunluğu değeri, bunların daha da gelişmesini geciktirir2.”

Chilin, Mg’nin Li’ye alternatif olarak birçok önemli avantajı olduğunu, özellikle de bir cihaza enerji boşaltmaktan sorumlu olan bir pilin anodunu içerdiğini açıkladı3.

Chilin: “Mg, mükemmel çalışma güvenliği ve düşük kendi kendine difüzyon bariyeri nedeniyle düzgün birikme morfolojisi ile yerkabuğunda en bol bulunan beşinci metaldir (Li’ nin 1/30’undan daha az maliyetlidir). Bu nedenle, magnezyum metal pil (MMB) ler büyük ölçekli enerji depolama sistemleri için çekici adaylardır. Ancak magnezyum, ideal bir pil yapmak için lityumla değiştirilemez. Chilin’e göre, zorluk iki yönlüdür. Metal anot olarak magnezyum, çoğu elektrolitle uyumsuzdur. Piller, katot, anot ve elektrolit etkileşimleri yoluyla gücü şarj edip deşarj ettiğinden, uyumsuz malzemeler üniteyi işe yaramaz hale getirir. İkinci konu da magnezyumun çekici olmasının bir parçası: yüksek yük yoğunluğu. Güç açısından olumlu bir özellik olsa da teknik işlemlerde yüksek yük yoğunluğu katyonların çözünmesi ve difüzyonunu sağlamak için daha yüksek enerji gerektirir, bu nedenle şarj-deşarj döngüsü daha uzun sürer.

Bir malzemeyi diğeriyle değiştirmek yerine, magnezyum metalini lityum iyonlarıyla işlemden geçirerek hibrit bir pil yapmak daha mantıklıdır. Yaklaşım, yenilenemeyen bir kaynağın kullanımını sınırlar ancak yine de arzu edilen özelliklerinden yararlanır. Fikir 2000’li yılların başında ortaya çıktı, ancak mükemmel pile giden adımlar kademeli olarak atıldı. Chilin ve ekibi, gelecekteki araştırmaların odaklanması gereken alanları belirlemek için önerilen magnezyum-lityum pillerin enerji ve güç yoğunluklarını karşılaştırarak en son çalışmaları gözden geçirdi. Chilin: “Magnezyum-lityum hibrit piller, hızlı elektrot kinetiği ve pürüzsüz anot biriktirme morfolojisi elde etmek için, bu kimyasal elementlerin avantajlarını birleştirebilir. Magnezyum bazlı katotların ve anotların elektrokimyasal performansını iyileştirmek için lityumun olası katkısı araştırılarak bu alanda yeni açılımlar yapılabilir.

Araştırmacılar, en iyi performans gösteren hibrit pil konfigürasyonlarının, yüksek iyon iletkenliğine ve geniş bir elektrokimyasal pencereye sahip olması gerektiğini belirlediler. Chilin ayrıca, kararlı ve pratik bir elektrolitin ve bir magnezyum anodun geliştirilmesinin, daha iyi difüzyon kinetiğini kolaylaştırmak için geliştirilmiş yapıya sahip iyi tasarlanmış bir katodun, yeterli iletken kablolamanın ve daha iyi bir hız performansının araştırma hedefleri olması gerektiğini söylemiştir.

Chilin: “Lityum-iyon piller onlarca yıldır ticari ancak yapılan araştırmalar sonucunda, enerji yoğunlukları artmayacak ve lityum daha bol olmayacaktır. Sürdürülebilir pillerin devamı için magnezyum-lityum hibrit pillere dönüyoruz. Araştırma henüz başlangıç aşamasında ve pratik uygulamaları gerçekleştirmek için hala önemli araştırmalar gerekiyor.” dedi.

Kaynaklar

1. dergipark.org.tr/en/download/article-file/1395118

2. spj.sciencemag.org/journals/energymatadv/2022/9840837/

3. techxplore.com/news/2022-02-paradox-sustainable-batteries.html

Yorum Yap

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Son Yazılar

Son Yorumlar