Al-İon Piller : Kapasite artışı

Enerji ihtiyaçlarının yaygınlaşması ile enerji depolama üzerinde ki çalışmalarda gün geçtikçe artıyor. Bugün de bu araştırmaların ürünü olan Al-ion piller ve bu konuda ki son gelişmelerden bahsedeceğiz. Almanya’da ki bilim insanları Al-ion piller için yeni bir pozitif elektrot geliştirdiler. Bu sayede depolama kapasitesi artarak, gelecekte kullanılmasını engelleyen bir dezavantaj çözülmüş oldu.

Alüminyum-iyon piller, uzun süredir li-iyon pillere alternatif olarak düşünülüyor. Bunun sebebi ise alüminyumun lityuma göre daha yaygın, ucuz ve geri dönüştürülebilir olmasıdır. Ancak bu avantajlarının yanı sıra depolama kapasitesi de lityuma göre bir hayli düşüktü. Burada ki problem ise Al iyonlarına uygun bir ana elektrot malzemesinin bulunmamasıdır.

Spesifik kapasite (mAh/g) olarak bilinen depolama kapasitesi, elektrot tarafından malzemenin gramı başına iletilen yükü(mAh) miktarıdır. Spesifik kapasite esas olarak elektrot malzemesi tarafından belirlendiğinden, araştırmacılar alüminyum iyon pilin elektrik yükünü artırmak için çeşitli pozitif elektrot malzemeleriyle deneyler yapıyorlar. Çalışmaları ve sonuçları Energy & Environmental Science dergisinde yayınlandı.

Elektrot Malzemesinde Karmaşık İyonların Kullanılması

Elektrot malzemesi, pilin şarj edilmesi sırasında oksitlenir. Burada karmaşık alüminat anyonlarını alır. Organik redoks polimeri, yükleme sırasında iki anyonunu geri dönüşümlü olarak eklemeyi başardı . Araştırmacılar alüminyum klorür ekleyerek iyonik sıvı klorürü bir elektrolit olarak kullandılar.

Araştırmayı yöneten Gauthier Studer, “Alüminyum iyon pillerin incelenmesi, gelecekteki enerji depolama sistemleri için büyük potansiyele sahip heyecan verici bir araştırma alanıdır” dedi.

Studer şöyle devam etti: “Odak noktamız, yüksek performans ve geri dönüşümlü özellikler sergileyen yeni organik redoks aktif malzemeler geliştirmektir.”

“Kloalüminat bazlı iyonik sıvıdaki polinin redoks özelliklerini inceleyerek, fenotiyazin bazlı bir elektrot malzemesi için ilk kez tersinir iki elektronlu redoks işlemini göstererek önemli bir atılım gerçekleştirdik. .”

Alüminyum İyon Piller Olağanüstü Depolama Kapasitesini Korur

Alüminyum iyon pillerin redoks polimeri, anyonları 0,81 ve 1,65 volt potansiyellerde biriktirir. Bu sayede 167 mAh/g’ye kadar spesifik kapasiteler sağlar. Buna karşılık pillerde elektrot malzemesi olarak kullanılan grafitin deşarj kapasitesi 120 mAh/g’dır.

Araştırma ekibi tarafından sunulan pil, 5000 şarj döngüsünden sonra; Örneğin 10 santigrat sıcaklık, altı dakikalık şarj ve deşarj hızında hala kapasitesinin %88’ini koruyor. Daha düşük bir santigrat hızında (daha uzun bir şarj ve deşarj süresi), alüminyum iyon pil değişmeden orijinal kapasitesine geri dönebiliyor.

Araştırmanın baş araştırmacılarından biri olan Birgit Esser şu sonuca vardı: “Yüksek deşarj voltajı ve özgül kapasitesinin yanı sıra hızlı santigrat hızlarında mükemmel kapasite tutma özelliğiyle elektrot malzemesi, şarj edilebilir alüminyum iyon pillerin geliştirilmesinde büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor .

“Konseptimiz pil endüstrisine gelişmiş ve uygun fiyatlı enerji depolama çözümleri sunuyor.”

Kaynakça

1. https://www.engineering.com/story/aluminum-ion-batteries-get-major-capacity-boost
2. https://scitechdaily.com/scientists-develop-aluminum-ion-batteries-with-improved-storage-capacity/#google_vignette
3. https://www.innovationnewsnetwork.com/storage-capacity-aluminium-ion-batteries-outperforms-other-materials/33863/