Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, elektrikli araçlar ve mobil cihazların şarj hızını devrimsel biçimde artırabilecek bir keşfe imza attı.
Bilim insanları, lityum iyon bataryaların temel reaksiyonunun sanılandan çok farklı işlediğini gösterdi.
Akıllı telefonlardan dizüstü bilgisayarlara ve elektrikli araçlara kadar her alanda kullanılan lityum iyon bataryalar, enerji depolamak için iyonların elektrotlar arasında hareket etmesine dayanıyor. Bu süreç, bataryanın şarj hızını ve enerji kapasitesini belirleyen en kritik faktör.
Ancak bugüne kadar mühendisler bataryaları geliştirmede büyük ölçüde deneme–yanılma yöntemine başvuruyordu. Geleneksel model, farklı malzemelerin neden farklı hızlarda reaksiyon verdiğini yeterince açıklayamıyordu.
MIT ekibi, bu sürecin aslında “eşleşmiş iyon–elektron transferi” (coupled ion-electron transfer) adı verilen yeni bir mekanizmaya dayandığını keşfetti.
Bu buluşa göre, lityum iyonları yalnızca elektronlarla birlikte hareket ettiğinde elektrota verimli bir şekilde girip çıkabiliyor.
Araştırmanın başyazarı Profesör Martin Bazant, çalışmanın batarya reaksiyonlarını daha hızlı ve kontrollü hale getirerek şarj ve deşarj sürelerini önemli ölçüde kısaltabileceğini belirtiyor.
Ekip, 50’den fazla farklı batarya malzemesinde reaksiyon hızlarını ölçtü ve geleneksel modellerin süreci önemli ölçüde abarttığını ortaya koydu.
Yeni model, gerçek dünya verileriyle daha iyi uyum sağlarken, batarya performansını artırmanın pratik yollarını da gösteriyor.
Araştırmacılara göre, elektrolit bileşimini değiştirerek hem şarj hızları yükseltilebilir hem de batarya ömrünü kısaltan aşınma ve yıpranma azaltılabilir.
Profesör Bazant, bu çalışmanın üreticilere “pahalı tahminlere ihtiyaç duymadan” batarya tasarlamak için gerekli teorik çerçeveyi sunabileceğini ifade ediyor.
Ekibin bir diğer üyesi Profesör Yang Shao-Horn, bulguların “yıllardır kafa karıştıran sonuçları tek bir net modelde birleştirdiğini” vurguluyor.
Araştırmanın sonuçları, Science dergisinde “Lithium-ion intercalation by coupled ion-electron transfer” (Eşleştirilmiş iyon–elektron transferiyle lityum iyon enterkalasyonu) başlıklı makaleyle yayımlandı.
