Katı hal bataryalar daha uzun menzil, daha hızlı şarj ve gelişmiş güvenlik vaat ediyor. Ancak dayanıklılık büyük bir engel olarak öne çıkıyordu. Çin'deki araştırmacılar, geliştirdikleri yeni bir katı hal batarya elektrolit sistemiyle bu sorunu aşmaya bir adım daha yaklaştı. Sistem, 350 şarj döngüsü sonunda kapasitenin yüzde 84'ünü korumayı başardı.
Katı hal bataryalar gerçeğe dönüşüyor ama engeller sürüyor
Yıllardır otomobil üreticileri, batarya firmaları ve girişimler, batarya teknolojisinin 'kutsal kâsesi' olarak görülen katı hal bataryaların birkaç yıl içinde geleceğini vaat ediyordu.
Artık bu teknoloji gerçeğe dönüşüyor. Birçok şirket, katı hal bataryalı prototip araçları kamuya açık yollarda test etmeye başladı veya test etmeyi planlıyor.
Tam katı hal bataryalar, enerji yoğunluğunu, sürüş menzilini ve şarj hızını önemli ölçüde artırırken maliyetleri düşürme potansiyeliyle sık sık 'kutsal kâse' olarak anılıyor.
Laboratuvar ortamında ve sınırlı gerçek dünya testlerinde umut vaat etseler de, bu bataryaları büyük ölçekte üretmek kolay olmadı.
Tam katı hal bataryalar, mevcut lityum iyon bataryalarda kullanılan sıvı elektrolit yerine katı elektrolit kullanıyor.
Sorun doğru malzemeyi bulmakta yatıyor. Yaygın kullanılan sülfür bazlı katı elektrolitler sert ve kırılgan olduğu için birleştirilmeleri zorlaşıyor ve bu da düşük iletkenliğe yol açıyor.
Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü'nden bir araştırma ekibi, katı hal bataryalarda iyon iletkenliğini ve dayanıklılığı artıran yeni bir PVDF bazlı jel kompozit elektrolit geliştirdi.
Bulgular, 'Gelişmiş katı hal bataryalar için yenilikçi bir dehidroflorine edilmiş kompozit jel elektrolit' başlıklı yeni bir araştırma makalesinde yayımlandı.
Elektrolit, lityum oksiklorür (Li₃OCl) kullanarak poliviniliden florür (PVDF) malzemesiyle reaksiyon başlatıyor. Reaksiyon, Li₃OCl'deki oksijen hücreleri tarafından tetikleniyor ve Lewis-bazik bir ortam oluşturuyor.
Bu sayede organik malzeme (PVDF) ile inorganik malzeme (Li₃OCl) arasında daha güçlü kimyasal bağlar oluşuyor. Daha güçlü bağlar, lityum iyonlarının batarya içinde daha hızlı ve kolay hareket etmesini sağlıyor.
Başka bir deyişle, elektrolit lityum iyonları için daha pürüzsüz bir otoban görevi görüyor. Bu da daha uzun ömürlü, daha hızlı şarj olan ve daha güvenli katı hal bataryaların anahtarı olabilir.
