Florlanmış hidrokarbon elektrolitler kullanan Çinli bilim insanları, lityum bataryalarda 700 Wh/kg enerji yoğunluğuna ulaştı. Geliştirilen sistem, -50°C’de bile 400 Wh/kg performans sunuyor.
YENİ KİMYASAL YAKLAŞIMLA ELEKTROLİT SINIRI AŞILDI
Çinli araştırmacılar, lityum bataryalarda uzun süredir performansı sınırlayan elektrolit kaynaklı kinetik engelleri aşan yeni bir kimyasal sistem geliştirdi. Florlanmış hidrokarbon çözücülere dayalı tasarlanan yeni nesil elektrolit yapısı sayesinde özgül enerji değeri 700 watt-saat/kilogram (Wh/kg) seviyesine çıkarıldı.
Bu değer, mevcut ticari lityum batarya teknolojilerinin önemli ölçüde üzerinde bulunuyor.
GELENEKSEL SİSTEMLERDEKİ SORUN NEYDİ?
Halihazırda kullanılan lityum bataryalarda elektrolitler çoğunlukla lityum tuzları ve karbonat ester bazlı çözücülerden oluşuyor. Ancak bu yapı, düşük ıslanabilirlik sebebiyle daha fazla elektrolit kullanımını zorunlu kılıyor. Bu durum bataryanın toplam enerji yoğunluğunu sınırlayan temel faktörlerden biri olarak ön plana çıkıyor.
Ayrıca lityum ile oksijen arasındaki güçlü koordinasyon bağları, elektrot-elektrolit arayüzünde yük transferini yavaşlatıyor. Özellikle düşük sıcaklıklarda performans kaybı belirginleşiyor ve -50°C altındaki koşullarda verim ciddi şekilde düşüyor.
LİTYUM-FLOR ETKİLEŞİMİNE DAYALI YENİ MODEL
Araştırma ekibi, karbonat ester çözücülerin yerine florlanmış hidrokarbon molekülleri tasarlayarak klasik lityum-oksijen koordinasyon modelini terk etti. Bunun yerine lityum-flor etkileşimine dayalı yeni bir çözünme mekanizması geliştirildi.
Yeni çözücü sistemi, lityum tuzlarının daha verimli çözünmesini sağlarken aynı zamanda daha iyi ıslanabilirlik sağlıyor. Böylece ihtiyaç duyulan elektrolit miktarı azaltılıyor. Lityum ile flor atomları arasındaki daha zayıf bağ sayesinde düşük sıcaklıklarda daha hızlı yük transferi mümkün hale geliyor.
-50°C’DE BİLE 400 WH/KG
Yeni elektrolit sistemiyle üretilen bataryalar oda sıcaklığında 700 Wh/kg enerji yoğunluğuna ulaştı. Düşük sıcaklık performansı ise dikkat çekti. Bataryalar, -50°C koşullarında dahi yaklaşık 400 Wh/kg enerji yoğunluğunu koruyabildi.
Bu değerler, sektörde referans kabul edilen birçok sistemin üzerinde. Örneğin CATL tarafından geliştirilen Qilin batarya sisteminde enerji yoğunluğu 250–255 Wh/kg aralığında bulunuyor. Ticari kullanıma hazırlanması beklenen katı hal bataryaların hedefi ise 400 Wh/kg seviyesinde.
Haber Merkezi
