Teknoloji
Çinko-İyot Bataryalarda Devrim, Performansı İkiye Katlandı!
Kimya Mühendisliği Fakültesi’nde Nanoteknoloji Başkanı ve Enerji ve Kataliz Malzemeleri Merkezi Direktörü olan Profesör Shizhang Qiao, “Çinko–iyot bataryaları için, geleneksel olarak iyotun ıslak karışımı yerine kuru tozların karıştırılarak kalın ve kendi kendine taşıyabilen elektrotlara dönüştürüldüğü yeni bir elektrot tekniği geliştirdik,” dedi.
Ayrıca, elektrolite az miktarda basit bir kimyasal olan 1,3,5-trioksan eklediklerini belirten Qiao, bunun şarj sırasında çinko yüzeyinde esnek ve koruyucu bir film oluşturduğunu ve böylece bataryanın kısa devreye yol açan tehlikeli dendrit (iğne benzeri çıkıntılar) oluşumunu önlediğini aktardı.
Lityum-iyonun Yerine Güvenli ve Sürdürülebilir Alternatif
Sulu çinko-iyot bataryaları, şebeke ölçekli enerji depolaması için yüksek güvenlik, sürdürülebilirlik ve düşük maliyet gibi avantajlar sunsa da performans açısından lityum-iyon bataryaların gerisinde kalıyordu.
Ancak bu yeni kuru elektrot yöntemi, çinko-iyot bataryalarında rekor seviyede 100 mg/cm² aktif malzeme yüklemesini mümkün kıldı. Araştırma ekibinden Dr. Han Wu’nun belirttiğine göre, bu yöntemle yapılan poşet hücreler 750 çevrim sonunda kapasitelerinin %88.6’sını, düğme hücreler ise 500 çevrim sonunda %99.8’ini korumayı başardı. Koruyucu filmin çinko üzerinde nasıl oluştuğu ise senkrotron kızılötesi ölçümler kullanılarak doğrudan gözlemlendi.
Gerçek Hayatta Şebeke Depolama İçin Güçlü Aday
Yeni elektrot ve koruyucu film teknolojisi sayesinde her batarya, daha düşük ağırlık ve maliyetle daha fazla enerji depolayabiliyor. Bu gelişme, çinko–iyot bataryalarını büyük ölçekli enerji depolamada pratik bir çözüm haline getirme yolunda önemli bir adım.
Teknolojinin avantajları arasında şunlar öne çıkıyor:
- Daha yüksek kapasite: Kuru elektrotlar, geleneksel ıslak yöntemle yapılanlardan çok daha fazla aktif madde barındırabiliyor (genellikle 2 mA h/cm²’nin altında kalıyor).
- Daha düşük kendi kendine deşarj ve iyot kaybı: Elektrotların yoğun yapısı, iyotun elektrolite sızmasını engelleyerek performansı artırıyor.
- Gelişmiş çinko kararlılığı: Operasyon sırasında oluşan koruyucu film, dendrit oluşumunu önleyerek bataryanın çevrim ömrünü uzatıyor.
Profesör Qiao, “Yenilenebilir enerji entegrasyonu ve şebeke dengeleme için enerji depolama sağlayıcıları, bu teknolojiden daha ucuz, daha güvenli ve daha uzun ömürlü bataryalarla fayda sağlayacak,” dedi. Ayrıca mikro şebekeler ve kamu hizmetleri gibi büyük ve sabit enerji bankalarına ihtiyaç duyan endüstrilerin bu sistemi kısa sürede kullanabileceği belirtiliyor.
Gelecek Planları: Daha Hafif, Daha Yoğun, Daha Geniş Uygulama Alanı
Profesör Qiao, bu elektrotların rulo-üzerine-rulo üretim (reel-to-reel) ile büyük ölçekte üretilebileceğini ifade etti. Hafif kolektörler kullanılarak ve fazla elektrolit miktarı azaltılarak, sistemin enerji yoğunluğu 45 Wh/kg’den yaklaşık 90 Wh/kg’ye çıkarılabilir. Ekip, ayrıca aynı kuru yöntemle brom gibi diğer halojen kimyaları üzerinde de çalışmalar yapmayı planlıyor.
