Japon bilim insanları katı elektrolitlerde rekor kırdı

Nagoya Üniversitesi'nden Japon araştırmacılar, LLNOF malzemesinin özelliklerini önemli ölçüde geliştirerek oksit bazlı katı elektrolitler arasında lityum-iyon iletkenliği konusunda mutlak bir rekor kırdı. ixbt.com'a göre bu bilimsel başarı, daha güvenli ve verimli katı hal bataryaları oluşturma yolunda önemli bir adım olabilir. Bu konuda Ixbt.com haber veriyor.

Günümüzde yaygın olarak kullanılan geleneksel lityum-iyon bataryaların temel dezavantajlarından biri, içerdikleri yanıcı sıvı elektrolittir. Batarya hasar gördüğünde bu tür sıvılar kısa devreye ve yangına neden olabilir. İşte bu yüzden dünya genelindeki mühendisler, daha güvenli olan katı hal bataryalarını geliştirmek için aktif olarak çalışmaktadır.

Akış hızını artırmadaki engeller

Ancak bugüne kadar katı sistemlerin gelişimindeki temel engel, lityum iyonlarının katı malzemeler içindeki hareket hızının nispeten düşük olmasıydı. Günümüzde sülfür ve klorür bazlı elektrolitler en yüksek değerleri gösterse de, neme karşı aşırı duyarlılıkları ve zehirli gazlar açığa çıkarabilmeleri nedeniyle risk oluşturmaktadırlar.

Oksit malzemeler kimyasal açıdan oldukça kararlıdır, ancak lityum taşıma verimliliği konusunda geleneksel olarak rakiplerinin gerisinde kalıyorlardı. Buna rağmen LLNOF malzemesi bu konuda nadir bir istisna olarak ortaya çıktı ve bilim insanlarının dikkatini çekti.

Flor elementinin rolü ve yeni rekor

Edinilen bilgilere göre, 2024 yılında bu malzemenin iletkenliği yaklaşık 7 mS/cm (milisimens bölü santimetre) seviyesindeydi. Şimdi ise bilim insanları sadece bu olgunun nedenini belirlemekle kalmadı, aynı zamanda değeri iki katından fazla artırmayı başardılar.

Yapılan araştırmalar, lityum iyonu hareket ederken komşu flor iyonunun aynı anda zıt yöne doğru kaydığını gösterdi. Bu durum kristal kafes içindeki enerji engelini düşürerek, florun lityum için yolu açmasını ve onun hareketini önemli ölçüde hızlandırmasını sağlıyor.

Lityum, lantan ve malzeme yapısındaki boş pozisyonların oranını mükemmel bir şekilde optimize eden araştırmacılar, iletkenlik seviyesini 16,3 mS/cm değerine ulaştırdılar. Uzmanlar, bunun bu sınıftaki oksit katı elektrolitler arasında kaydedilen en yüksek hacimsel iletkenlik değeri olduğunu belirtiyor.

Şimdilik hazır bir batarya ürününden değil, temel bir bilimsel araştırmadan bahsediyoruz. Yine de keşfedilen yeni fiziksel mekanizmanın, oksit elektrolitlerin yüksek güvenliğini ve yüksek iletkenliğini birleştiren yeni nesil katı hal bataryalarının oluşturulması için sağlam bir temel oluşturması bekleniyor.