Manganez katotlar lityum-iyon bataryaları daha güçlü hale getiriyor

0

BEĞENDİM

ABONE OL

News

0

Lityum-iyon bataryalarda kullanılan nikel ve kobalt, kıt kaynaklar arasında yer alıyor. Ancak yeni bir araştırma, manganez bazlı katotların, bu değerli metallerin yerini alabileceğini gösteriyor. Özellikle manganezin toprakta bol miktarda bulunuyor olması ona ulaşımı hem kolaylaştırıyor hem de daha ucuz hale getiriyor.

Elektrikli araçlardan akıllı telefonlara, dizüstü bilgisayarlardan enerji depolama sistemlerine kadar geniş bir kullanım alanı bulan lityum-iyon bataryalar, teknolojinin temel taşlarından biri haline geldi. Ancak bu bataryaların kritik bileşenlerinden nikel ve kobaltın sınırlı tedarik kaynakları, alternatif malzemelere yönelimi artırıyor. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Lab) tarafından yürütülen yeni bir çalışma, yeryüzünde bolca bulunan ve daha ucuz bir alternatif olan manganezin bu alanda çığır açabileceğini gösteriyor.

Manganez katot güçlü bir alternatif

Araştırmacılar, manganezin “disordered rock salts-düzensiz kaya tuzları” (DRX) adı verilen yeni bir katot malzemesinde etkili bir şekilde kullanılabileceğini keşfetti. Önceki çalışmalar, bu tür malzemelerin iyi performans göstermesi için nano boyutlara kadar küçültülmesi gerektiğini öne sürüyordu. Ancak bu yeni çalışma, manganez bazlı katotların, beklenenden yaklaşık 1000 kat daha büyük parçacıklarla bile mükemmel performans gösterebileceğini ortaya koydu.

Yenilenebilir enerjiyi çeşitli yöntemlerle üretmek mümkün olsa da bilim insanları ve endüstri bu enerjinin nasıl depolanacağına bir cevap arıyor. Bu yöntemin hem ucuz hem uzun ömürlü hem de ölçeklenebilir olması gerekiyor. Araştırmacılar manganez bazlı katottun mevcut ticari katot malzemelerine göre daha az enerji ve zaman harcayarak kullanılabildiğini söylerken bu malzemenin aynı enerji kapasitesini ve aynı performansı sağlayabildiğini belirtiyor.

Araştırma ekibi, ilk olarak katot malzemesinden lityum iyonlarını çıkaran ve ardından malzemeyi düşük sıcaklıklarda (yaklaşık 200 santigrat derece) ısıtan iki günlük yenilikçi bir süreç uyguladı. Bu işlem, mevcut manganez bazlı DRX malzemelerinin üç haftadan fazla süren mevcut işleme kıyasla büyük bir zaman tasarrufu sağlıyor.

Araştırmacılar, bu süreç sonunda manganez bazlı malzemenin nanoskopik yarı düzenli bir yapı oluşturduğunu ve bu yapının bataryanın enerji depolama ve iletim kapasitesini artırdığını keşfetti. Bu keşif, batarya teknolojisinin geleceğinde manganezin potansiyelini artırırken, düşük maliyetli enerji depolama çözümlerine de kapı aralıyor.