Çinli araştırmacılar, sodyum iyon (Na-iyon) pillerin hem güvenliğini hem de dayanıklılığını artıran, çığır açıcı bir akıllı jel polimer elektrolit tasarlayarak, bu pillerin büyük ölçekli ticari enerji depolama için tüm potansiyellerini ortaya çıkarmayı hedefliyor.
Akıllı jel depolama sistemlerinde kullanılacak
Çin Bilimler Akademisi’nden bir ekibin, bu yeniliği, Na-iyon pillerinin en büyük zorluklarından biri olan sınırlı çevrim ömrü ve yüksek termal kaçak riskini aşmak amacıyla ortaya çıkardığı bildirildi. Ekip, çalışmanın termal olarak tepki veren bir jelin, aşırı çalışma koşulları altında bile sodyum iyon pilleri nasıl stabilize ettiğini gösterdiğini belirtti.
Bilim insanları, “Akıllı jel polimer elektrolitinin, sağlam elektrot/elektrolit ara faz katmanlarının oluşumunu kolaylaştırdığını ve böylece elektrotların termal ve kimyasal-elektrokimyasal kararlılığını artırdığını gösteriyoruz” dedi.
Lityum iyon (Li-ion) pillere umut vadeden bir alternatif olan sodyum iyon teknolojisi, bol miktarda bulunan, düşük maliyetli ve çevre dostu ham maddeler sayesinde daha sürdürülebilir bir yol sunuyor. Ancak, termal dengesizlikleri ve yüksek sıcaklıklarda bozulma eğilimleri güvenlik endişelerini artırarak bilim insanlarını daha güvenli, daha güvenilir elektrolit çözümleri aramaya yöneltti.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için araştırmacılar, yerinde radikal polimerizasyon yöntemi kullanarak özel olarak tasarlanmış bir jel elektrolit geliştirdiler. Bu işlem, geleneksel bir NaPF6-karbonat sıvı elektrolitinin içinde, siyanoetilüre içeren bir metakrilat monomerini izosiyanat bazlı bir metakrilat monomeriyle birleştirir.
Karışım yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında kendi kendine çapraz bağlandı ve kararlı bir polimer jel oluşturdu. Bu, zamanla önemli ölçüde çözünmeden veya büzülmeden büyük miktarda sıvıyı tutabilen üç boyutlu bir ağ oluşturan bir malzemedir ve iç bileşenleri korur ve bozulmayı önler. Testler, yenilikçi çözümün yalnızca elektrot-elektrolit arayüzünü güçlendirmekle kalmayıp aynı zamanda artan sıcaklıklara da yanıt verdiğini gösterdi. Pil 248 derece Fahrenheit’ın (120 derece Santigrat) üzerine çıktığında, jel daha fazla polimerizasyona uğrayarak iyon hareketini engelledi ve kısa devrelere veya yangınlara yol açabilecek iç reaksiyonları bastırdı.
