Geleceğin Pilleri: Şarj Edilebilir Lityum Oksijen (Li/o2) Pilleri
Hazırlayanlar:Halil Şahan, M.nurullah Ateş, Şaban Patat, Sanjeev Mukerjee, K.m. Abraham
Proje Özeti
Enerji kısıtlılığının ve çevresel problemlerin gün geçtikçe önemli hale gelmesi ile elektrikli taşıtların (EV) önemi armaktadır. Kurşun asit, nikel kadmiyum ve lityum iyon piller gibi güç kaynağı sistemleri elektrikli taşıtların (EV) uzun mesafeli yol almalarını sağlayacak kadar enerji yoğunluğuna sahip değildirler. Yüksek teorik enerji yoğunluğuna ( Oksijenin ağırlığı hariç tutulduğunda 11, 140 Whkg oksijenin ağırlığı dahil edilirse 5, 200 Whkg) sahip lityum oksijen pilleri enerji dönüşüm sistemleri olarak ilgi çekmektedirler. Lityum oksijen pillerinin bu büyük teorik enerji yoğunluğu anot olarak kullanılan lityumun atomik kütlesinin ve elektronegativitesinin küçük olmasına bağlanılabilir. Lityumun elektronegativitesinin küçük olması sayesinde elektrokimyasal proses esnasında kolaylıkla elektron vererek pozitif yüklü katyon haline gelebilir. Lityum oksijen pillerinin yalnızca lityum metalinin atomik kütlesi düşünülerek hesaplanan gravimetrik enerji yoğunluğu yaklaşık 13, 000 Whkg olup bu değer benzinin enerji yoğunluğuna ( 13, 200 Whkg) oldukça yakındır. İlk susuz elektrolitli lityum oksijen pili Abraham ve arkadaşları tarafından 1996 da geliştirildi. Bir lityum oksijen pilinde oksijen gazı kattotdur ve karbon destekli bir malzemeden geçerek elektrolitte çözünür. Metalik lityum anotun yükseltenmesi ile LixOy deşarj ürünleri karbon malzeme üzerinde birikmeye başlar. Başlıca deşarj ürünü ise Li2O2 olup susuz elektrolitte çözünmez. Belli bir potansiyel değerinden sonra ise Li2O2 ürünü yükseltgenerek polarizasyon kaybı oluşturup büyük bir kapasite kaybına neden olur. Elektrolit için çözücü olarak kullanılan 1-butil-1-metilpirolidin bis(Triflorometilsulfonil) imit (PYRTFSI) iyonik sıvısı sulu ortamda iyon değiştirme reaksiyonu ile sentezlendi. Kobalt ftalosiyanin katalzörü içeren Super P karbon örnekler çözelti metodu ile sentezlendi. Dönüşümlü voltametri ölçümleri Autolab potansiyostat (Eco Chemie B. V. ) kullanılarak yapıldı.