Lityum-iyon piller, enerji depolama yetenekleri nedeniyle teknolojimizin temel taşı. Ancak, üretiminin çevreye etkisi ve yüksek maliyeti düşünüldüğünde, lityum çok da verimli bir seçenek değil. Dünya’da bol miktarda bulunan sodyumdan üretilen piller lityuma alternatif olabilir, ancak onların da üretim aşamasında bazı problemleri bulunuyor. Ama şimdi bilim insanları, bu problemlerden birini çözmüş gibi görünüyor.
Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, özel bir grafen türü kullanarak sodyum piller için yüksek performanslı elektrot malzemeleri üretebildiler. Bu pil, standart lityum pillerde bulunabileceklere çok yakın bir enerji kapasitesi gösteriyor. Yeni keşif Science Advances dergisinden yayınlandı.
Lityum pillerde, anot grafitten (kurşun kalemin içindeki malzeme) yapılıyor. Grafit grafen katmanlarından meydana geliyor. Lityum iyonları, grafen katmanlarına girip çıkmak için yeterince küçüktür, ancak sodyum çok daha sıkı olduğundan, sistem bu şekilde çalışamıyor. Yeni icat edilen Jannus grafeni burada devreye giriyor. Grafenin bu türü, sodyum iyonlarının akmasına izin veren katmanlar halinde oluşturulabiliyor.
Çalışmanın yazarlarından Dr. Jinhua Sun, “Grafen katmanının bir tarafına bir molekül aralayıcı ekledik. Katmanlar üst üste konarken bu molekül aralayıcı tabakalar arasında daha büyük boşluklar oluşturuyor ve önemli ölçüde daha yüksek bir kapasiteye yol açan bir etkileşim noktası sağlıyor” diyor.
Standart grafit kullanan bir sodyum pilin kapasitesi gram başına 35 miliamper saat. Bu da standart bir lityum pilin kapasitesinin onda birinden daha azına denk geliyor. Jannus grafeni kullanıldığında ise bu değer gram başına 322 miliamper saate ulaşıyor. Lityumdan daha az, ancak yine de oldukça yakın. Üstelik bu malzeme ile üretilen piller tamamen geri dönüştürülebilir ve tekrar kullanılabilir.
Chalmers Endüstriyel ve Malzeme Bilimi Bölümü’nden Profesör Vincenzo Palermo, “Jannus grafeni şu anda endüstriyel uygulamalar için hazır değil, ancak sonuçlar, yüksek kapasiteli enerji depolaması için ultra ince grafen levhaları ve aralarındaki küçük boşlukları tasarlayabileceğimizi gösteriyor. Düşük maliyetli, bol ve sürdürülebilir metaller içeren bir konsept sunmayı başardığımız için çok mutluyuz” diyor.