Katı hâl bataryaların önündeki temel sorunlardan biri de ideal elektrolit malzemesinin bulunamaması. Günümüzde kullanılan birçok sülfür bazlı katı elektrolit sert ve kırılgan bir yapıya sahip olduğu için batarya içindeki diğer bileşenlerle sağlıklı şekilde birleşemiyor. Bu durum da iyon iletkenliğini düşürerek performansı olumsuz etkiliyor. Çinli araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni katı bir hâl batarya elektroliti, bu noktada çözüm olabilir. Üstelik araştırmacılar, geliştirdikleri yeni elektrolit sisteminin 350 şarj döngüsünün ardından başlangıç kapasitesinin yüzde 84'ünden fazlasını koruyabildiğini açıkladı.
Aslında buna yakın, hatta üzerinde bazı sonuçlar daha önce de açıklanmıştı. Örneğin katı hâl batarya alanında faaliyet gösteren QuantumScape ve Factorial Energy gibi şirketler, daha önce 1000'in üzerinde şarj döngüsünün ardından kapasitenin yüzde 95'inden fazlasının korunduğunu açıklamıştı. Ancak bu çalışma, ulaşılan kapasite koruma oranından ziyade, bunu uzun süredir çözülmeye çalışılan elektrolit sorununa yeni bir yaklaşım sunarken yapmasıyla dikkat çekiyor.
Yeni Elektrolit, Lityum İyonlarının Bataryada Daha Hızlı Hareket Etmesini Sağlıyor
Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü'nde görevli araştırmacılar, PVDF (poliviniliden florür) tabanlı yeni bir jel kompozit elektrolit tasarladı. Bu sistemde kullanılan lityum oksiklorür (Li3OCl), PVDF ile özel bir kimyasal reaksiyon oluşturarak organik ve inorganik bileşenler arasında daha güçlü bağların kurulmasını sağlıyor. Araştırmacılara göre bu güçlü bağlar, lityum iyonlarının batarya içerisinde daha hızlı ve daha verimli hareket etmesine yardımcı oluyor. Bunu basitçe açıklamak gerekirse, yeni elektrolit sistemi lityum iyonları için daha düzgün ve daha az dirençli bir "otoyol" oluşturuyor. Bu da hem daha hızlı şarj olan hem de daha uzun ömürlü bataryaların geliştirilmesinin önünü açabilir.
Araştırma kapsamında geliştirilen elektrolit, NCA (nikel-kobalt-alüminyum) batarya hücrelerinde test edildi. Yapılan deneylerde hücreler 1C oranında 350 kez şarj ve deşarj edildi. Testlerin sonunda batarya hücresi, başlangıç kapasitesinin yüzde 84,15'ini korumayı başardı.
Araştırmacılar, geliştirdikleri yeni reaksiyon mekanizmasının yalnızca organik ve inorganik fazlar arasındaki etkileşimi güçlendirmekle kalmadığını, aynı zamanda yüksek iyon iletkenliği ve geniş elektrokimyasal çalışma aralığı sunduğunu belirtiyor. Bu özelliklerin de sistemi yüksek performanslı katı hâl bataryalar için umut vadeden bir aday hâline getirdiği ifade ediliyor.
CATL'ın bu hafta başında yaptığı açıklamada da belirttiği gibi katı hâl bataryalı araçların seri üretime geçmesi için hâlâ gerekiyor. Ancak son dönemde üst üste gelen heyecan verici çalışmalar, katı hâl bataryalı araçlar için sorunun artık "olur mu?"dan "ne zaman olacak?"a dönüştüğünü gösteriyor. Çin'den gelen bu son çalışma da bunun son örneği.
