Kaliforniya Üniversitesi, Riverside’daki Bourns Mühendislik Fakültesi’ndeki bilim insanları, atık cam şişelerden yüksek performanslı piller geliştirdiler. Araştırmacılar, cam şişeleri, elektrikli araçlar ve kişisel elektronikler için yüksek performanslı lityum-iyon pillere dönüştürüyorlar.
Atık Şişelerden Pil Yapımı
“Silicon Derived from Glass Bottles as Anode Materials for Lithium Ion Full Cell Batteries“( Lityum İyon Tam Hücreli Piller İçin Anot Materyali Olarak Cam Şişelerden Silikon Elde Edildi) başlıklı araştırma, Nature dergisi Scientific Reports’da yayınlandı. Türk Bilim adamlarından Makine mühendisliği profesörü Cengiz Özkan ve elektrik mühendisliği profesörü Mihri Özkan projeye öncülük etti.
Atık cam şişlerden üretilen silikon anotlar, normal bir grafit anottan 10 kat daha fazla enerji depolayabiliyor. Bu da lityum iyon bazlı pil kullanan her türlü elektronik için daha yüksek performans ve daha uzun ömür anlamına geliyor.
Pil ömrünün arttırılması ihtiyacı ile lityum iyon piller, teknolojinin en çok aranan parçalarından biri haline geldi. Cep telefonlarımız ve bilgisayarlarımız başta olmak üzere günlük hayatta kullandığım çoğu cihaz lityum iyon piller ile çalışmaktadır. Elektrikli ve hibrid araçlarda performansı artırabilmek için daha verimli ve daha ucuz lityum iyon piller geliştirilmeye çalışılıyor.
Cam ürünleri %100 geri dönüşümlüdür ama atık camların sadece ortalama %40’ı geri dönüştürülmektedir ve milyarlarca cam şişe çöplerle birlikte karışmaktadır. Bu durum araştırmacıları çöp alanlarında olası silikon yığılmış olması fikrine yöneltti. Bu sayede araştırmacılar yüksek performanslı lityum iyon pil üretiminde çok önemli olan nanosilikon anotları oluşturmak için atık cam şişeleri ve düşük maliyetli bir kimyasal süreci kullandı.
Araştırma ekibi, cam şişeleri ince beyaz bir toz haline getirdi. Bu toz, magnezyum termik reaksiyonu vasıtasıyla silikon dioksidi, nanokristalin silikon haline dönüştürdü. Daha sonra kararlılık ve enerji depolama özelliklerini artırmak için nanopartikülleri karbon ile kapladı. Ekip tarafından kaydedilen silikon anotların, normal bir grafit anottan 10 kat daha fazla enerji depolayabildikleri görüldü. Bununla birlikte şarj ve deşarj sırasında genleşme ve büzülme pillerde dengesizlik sorununa yol açıyordu. Nano ölçeğe indirgenen silikonun bu sorunu azalttığı keşfedildi.
Son zamanlarda, silikon büyük ölçekli enerji depolama uygulamaları için olağanüstü bir anot malzemesi olmuştur. Bu yöntemle daha fazla enerji depolayan, daha hızlı şarj edilmiş ve ticari pillerden daha kararlı olan piller üretilmeye başlandı. Dolayısıyla, bu yenilik gelecek nesil lityum iyon piller için çok umut vadeden bir çalışma oldu.
