Yokohama Ulusal Üniversitesi’nde geliştirilen yenilikçi bataryalar, elektrikli araçların verimliliğini artırmak ve sürdürülebilir ulaşım çözümleri sunmak için çığır açan bir adım. Bu araştırma, geleceğin enerji depolama teknolojilerine ışık tutuyor.
Japonya’nın Yokohama Ulusal Üniversitesi’nden (YNU) araştırmacılar, elektrikli araçlar (EV) için nikel ve kobalt bazlı bataryalara alternatif, devrim durumunda bir çözüm geliştirdi. Bu yenilikçi yaklaşım, yüksek enerji yoğunluğuna haiz, uygun maliyetli ve sürdürülebilir bir batarya oluşturmak amacıyla anotta manganez kullanmayı esas alıyor. Elektrikli vasıta üreticileri, daha yüksek enerji yoğunluğu sunan nikel ve kobalt bataryaları tercih etseler de, bu bataryaların maliyetleri yüksek ve malzemelerin ender bulunması sürdürülebilirlik açısından mesele teşkil ediyor. Lityum-iyon (Li-ion) bataryalar ise bir çok elektronik cihazda yaygın olarak kullanılsa da, enerji yoğunluklarının düşük olması sebebiyle elektrikli araçlar için ideal bir çözüm sunmuyor.
Bilim adamları, Li-ion bataryalarını geliştirmek için çeşitli araştırmalar hayata geçirmeye devam ediyor. Bu çalışmalardan biri, LiMnO2 şeklinde lityum bileşeninin yanı sıra anot malzemesinde manganez kullanarak alternatif çözümler geliştirmeye odaklandı. Sadece, bu elektrot malzemesinin düşük performansı sebebiyle uygulamaların sınırı olan kalması, araştırmaların önünde bir engel oluşturuyordu. Japon araştırmacılar, bu problemi çözmek adına mühim adımlar attı.
YNU’dan Naoaki Yabuuchi ve ekibi, LiMnO2’nin değişik formlarını X-ray difraksiyonu, taramalı elektron mikroskobu ve elektrokimyasal yöntemlerle detaylı bir halde inceledi. Araştırmalar sonucunda, monoklinik tabakalı alanların LiMnO2’nin spinel benzeri bir faza geçişini aktive ettiğini keşfettiler. Bu faz geçişi, elektrot malzemesinin performansını artırarak, bataryanın enerji yoğunluğunu mühim seviyede yükseltiyordu.
Yabuuchi, “Bu bulgudan hareketle, monoklinik tabakalı alan yapıları ve yüksek yüzey alanına haiz nanoyapılı LiMnO2’nin, direkt rahat bir katı hal reaksiyonu kullanılarak sentezlendiğini keşfettik” şeklinde açıklamalarda bulunmuş oldu. Bu yenilikçi tepki, iki bileşenin direkt sentezlenmesini sağlıyor ve ara adımlara gerekseme duymuyor.
Bireşim sonrası meydana getirilen testlerde, LiMnO2 elektrodu bulunduran bataryanın 820 Wh/kilogram enerji yoğunluğuna ulaşmış olduğu gözlemlendi. Bu kıymet, nikel bazlı bataryalarda elde edilmiş 750 Wh/kilogram’ın üstünde. Üstelik lityum bazlı bataryaların enerji yoğunluğu ise yalnızca 500 Wh/kilogram seviyesinde kalıyor. Araştırmacılar, öteki polimorf formüllerde manganezin çoğu zaman enerji yoğunluğu kapasitesinin yarısını gösterdiğini belirtirken, daha önceki çalışmalarda bataryalarda voltaj düşüşü şeklinde problemler ile karşılaşıldığını vurguladılar. Sadece, LiMnO2 elektrodu ile bu tür problemler gözlemlenmedi.
Netice olarak, araştırmacılar, geliştirdikleri bataryanın mevcut seçeneklerle rekabet edebilecek, sürdürülebilir üretimi olan ve çevre dostu bir teknoloji sunduğuna inanıyorlar. Bu yenilikçi buluş, elektrikli vasıta endüstrisinde mühim bir adım olarak değerlendiriliyor.
