Benzinli araçlardan elektrikli araçlara geçişte bir endişe, menzildir. Tek bir şarjla ne kadar gidebilirsiniz? Araştırmacılar, geleneksel tasarımı büyük ölçüde genişlettiğine inandıkları bir formülasyona sahip olduklarını iddia ediyorlar. Ortalama menzili 1.000 kilometrenin (600 mil) üzerine çıkarmayı vaat ediyorlar. Sırrın silicon (silikon) olduğu söyleniyor.
Silikon, dünya çapında yaygın olarak bulunabilen bir element olduğu için pil mimarileri ile birleştirilmek için ilginç bir element olarak kabul edilmiştir. Ancak silikonun şarj olurken genleşme eğilimi sinir bozucudur. Silikon elementleri şarj işlemi sırasında üç katına kadar büyüyebilir, ardından tekrar küçülürler. Vahşi bir şekilde genişleyen pil elemanlarının mühendisler tarafından pek sevilmediğini düşünebilirsiniz, ne olursa olsun olumlu yanları.
Tam da bu nedenlerden dolayı, silikon, nanoparçacıklar halinde pillerde düşünülmüş, birçok avantajı ortaya çıkarırken dezavantajları azaltmıştır. Ancak, bu nanoparçacıkları üretmek, çok daha karmaşık bir süreç olup yüksek maliyetlere neden olmaktadır.
Güney Kore'deki Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar, nanoparçacıklardan mikro ölçeğe yaklaşık 1.000 kat daha büyük olan silikon parçacıkları üzerinde çalışmaya karar verdiler. Bu parçacıkların üretimi daha kolay ve daha ucuzdur ve yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu boyutta genişleme sorunu temel bir meseledir ancak ekip, bununla başa çıkmanın yolunu buldu. Silikonun boyut değiştirdikçe şarj işlemi sırasında şekillendirilebilen bir jel polimer elektrolit kullandılar. Ancak sadece silikon parçacıklarını geline bırakmak yeterli olmaz, ikisi kimyasal düzeyde bağlı olmalıdır. Bu nedenle, jel-mikropartikül karışımı bir elektron ışınıyla ışınlandı. Bu, genişlemenin etkilerine dikkat ederken daha iyi stabilite sağlayan iki arasında kovalent bağlar oluşturdu.
Batarya performansları stabil ve standart lityum iyon pillerine benzer özellikler sergiledi, ekstra %40 enerji yoğunluğu artışı avantajıyla.
Profesör Soojin Park, "Mikro-silikon anot kullandık, ancak stabil bir pil elde ettik. Bu araştırma, bizi gerçek bir yüksek enerji yoğunluğuna sahip lityum iyon pil sistemine daha da yaklaştırıyor." açıklamasında bulundu.
Ekip, bu tür bir batarya için üretim sürecinin o kadar basit olduğunu savunuyor ki, bu yaklaşımın hemen uygulanabilir olduğunu belirtiyor. Bu yaklaşımın gerçekten tam boyutlu bir pil sistemde nasıl performans gösterdiğini görmek ilginç olacaktır.
