Lityum-iyon pilleri endüstride sık kullanılan yeniden şarj edilebilir pillerdir. Ancak geliştirilmeleri ve verimlerinin yükseltilmesi gerekiyor. Bunun için nanomalzemelerden yardım alınsa da grafen malzemesi ile yapılan güçlendirme çalışmaları daha çoktur.
ABD’deki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar düşük-sıcaklık süreci ile üretilen kusurlarla dolu bir grafen kullandıklarında malzemenin hâlâ oldukça etkili bir elektrot malzemesi olduğunu keşfettiler.
Nature Scientific Reports dergisinde yayınlanan araştırmada, araştırmacılar bir şekilde grafendeki kusurlarla etkileşen hidrojenin lityumun malzemeye sızmasını kolaylaştıracak boşluklar açabildiğini buldular. Bu da iletimi iyileştiriyor. Dahası, hidrojenin elektrodun uçlarına gitmesi de bu alanlardaki lityum bağlanmasını iyileştirir ve depolama kapasitesinin artırmasını da sağlar.
Bu araştırmadaki hidrojenin olumlu rolü bir parça beklenmediktir. Çünkü hidrojen genellikle grafenin kimyasal üretimin istenmeyen yan ürünüdür. Böyle olmasına rağmen, hidrojen işlenmesi sonrası araştırmacılar grafen nanoköpük elektrotlarda çarpıcı bir iyileştirme oranı elde ettiklerini bildirdiler. Yapılan simülasyonlarla deneysel sonuçların birleştirilmesiyle, kusurlar ve hidrojen arasındaki etkileşmeler üzerindeki iyileştirmelerin kaynağını bulabildiler. Görünen o ki, grafenin kimyası ve morfolojisindeki küçük değişimler lityum-iyon bataryaların performansı üzerinde büyük bir etkiye neden oldu.
Araştırmacılar bu araştırmaları ile kontrollü hidrojen işlenmesinin diğer grafen temelli anot malzemelerdeki depolama kapasitesinin iyileştirilmesi kadar lityum iletiminin de optimize edilmesinde ileri bir yol olacağına inanıyorlar.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
IEEE Spectrum
Fotoğraf: Julie Russell