Manganez temelli bu bataryalar elektrikli araçlarda ezber bozabilir

Japonya’nın Yokohama Ulusal Üniversitesi’nden (YNU) araştırmacılar, elektrikli araçlar (EV) için nikel ve kobalt bazlı bataryalara yenilikçi bir alternatif geliştirdi. Araştırmacıların yaklaşımları hem uygun maliyetli hem de sürdürülebilir olan yüksek güç yoğunluklu bir batarya oluşturmak için anotta manganez kullanıyor.

Elektrikli araç üreticileri daha yüksek güç yoğunluğu sağlayan nikel ve kobalt bataryalarını tercih ediyor. Çünkü bu bataryalar, daha küçük bir batarya paketinde daha fazla menzil vadediyor. Lakin, nikel ve kobaltın elde edilmesi maliyetli ve nispeten az olduğundan, bu gereçler sürdürülebilirlik açısından badire yaratıyor. Lityum-iyon (Li-ion) bataryalar ise birden fazla elektronik aygıtta tercih edilse de güç yoğunluklarının düşük olması nedeniyle elektrikli araçlarda en ülkü tahlil değiller.

Anotto manganez kullanımı güç yoğunluğunu artırdı

Bunun için bilim insanları Li-ion bataryaları düzgünleştirmek için çeşitli araştırmalar yapıyorlar. Bunlardan birisinde LiMnO2 üzere lityumun yanı sıra anot materyalinde manganezin olduğu tahliller de denendi. Fakat elektrotun düşük performansı nedeniyle uygulamalar bugüne kadar hudutlu kalmıştı. Japon araştırmacılar da tam olarak bu probleme odaklandılar.

Araştırmacılar, LiMnO2’nin çeşitli formlarını X-ray difraksiyonu, taramalı elektron mikroskobu ve elektrokimyasal sistemlerle kapsamlı bir biçimde incelediler. YNU’dan Naoaki Yabuuchi ve grubu, monoklinik katmanlı alanların LiMnO2’nin spinel gibisi bir faza geçişini aktive ettiğini buldular. LiMnO2, faz geçişini kolaylaştırarak elektrot gerecinin performansını artırıyordu. Yabuuchi, “Bu bulgudan, monoklinik katmanlı alan yapıları ve yüksek yüzey alanına sahip nanoyapılı LiMnO2’nin direkt kolay bir katı hal tepkisi kullanılarak sentezlendiğini keşfettik” formunda bir basın açıklaması yaptı. Bu tepki, orta adımları olmadan iki bileşenden direkt sentezlenebiliyor.

Sentez sonrası yapılan testlerde, LiMnO2 elektrodu bulunan bataryanın 820 Wh/kg güç yoğunluğuna ulaştığı görüldü. Bu, nikel bazlı bataryalarda elde edilen 750 Wh/kg’ın üzerinde bir bedel. Lityum bazlı bataryalar ise 500 Wh/kg güç yoğunluğuna sahip.

Araştırmacılar, öteki polimorf formüllerde manganezin çoklukla güç yoğunluğu kapasitesinin yarısını gösterdiğini belirttiler. Daha evvel yapılan çalışmalar, bataryalarda voltaj düşüşü üzere meselelere işaret etmişti; lakin LiMnO2 elektrodu ile bu türlü bir durum gözlemlenmedi. Araştırmacılar, çalışmalarının mevcut seçeneklerle rekabet edebilecek, sürdürülebilir üretimi olan ve etraf dostu bir teknoloji geliştirdiğine inanıyorlar.