Kendinden montajlı 3D pil saniyeler içinde şarj olacak

Dünya büyük bir yer ama dünyanın dört bir yanından insanların avuçlarının içinde tuttukları teknolojilerin ortaya çıkmasıyla küçüldü. Dünya küçüldükçe, insanlar, elektronik bir cihazın şarj edilmesi için gereken süre de dahil olmak üzere bir şeylerin daha hızlı gerçekleşmesini talep ediyor.

Cornell Üniversitesi'nde mühendislik profesörü Ulrich Wiesner liderliğindeki bir kampüs içi işbirliği, yıldırım hızlı şarj etme potansiyeline sahip yeni bir enerji depolama cihazı mimarisi ile bu talebe cevap veriyor.

Araştırmacıların fikri: Pillerin anot ve katodunu iletken olmayan bir ayırıcının her iki tarafına yerleştirmek yerine, bileşenleri, kendi kendini bir araya getiren, 3 boyutlu bir yapıda, enerji depolama ve dağıtım için gerekli olan elemanlarla dolu binlerce nano ölçekli gözenekle birleştirilir.

"Bu gerçekten devrim niteliğindeki bir akü mimarisidir" diyen Wiesner’in araştırma grubunun çalışması olan  "Block Copolymer Derived 3-D Interpenetrating Multifunctional Gyroidal Nanohybrid for Electrical Energy Storage", “Royal Society of Chemistry” yayını olan  “Energy and Environmental Science” adlı dergide 16 Mayıs'ta yayınlandı.

Wiesner, "Bu üç boyutlu mimari, cihazınızdaki hacim kaplayan tüm kayıpları temel olarak ortadan kaldırıyor. Geleneksel pil mimarileriyle yapılandan çok daha kısa sürede enerjiye erişebilirsiniz. " dedi.

“Ne kadar hızlı?” sorusuna cevap olarak Wiesner, pilin elemanlarının boyutlarının nano ölçülere indirgenmesi nedeniyle, "Kabloyu prize taktığınız zaman, saniyeler içinde, belki daha da hızlı bir şekilde, pilin şarj edileceğini" söyledi.

Joerg Werner, bu çalışmanın baş yazarı, kendinden montajlı fotonik cihazlarla denemeler yapmış ve karbon malzemelerine de aynı prensiplerin uygulanıp uygulanmayacağını merak etmiştir.

Karbon kopyasının kendi kendine montajı ile üretilen pilin anodu olan jiroid ince filmler, 40 nanometre genişliğinde binlerce periyodik gözenek barındırıyor. Bu gözenekler daha sonra elektrokimyasallaştırma yoluyla 10 nm kalınlığında, elektronik olarak yalıtıcı fakat iyon ileten bir ayırıcı ile kaplandı, bu işlemin doğası gereği iğne deliği boşluk içermeyen bir ayırma tabakası üretti.

Ayırıcıdaki delikler gibi kusurlar, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi mobil cihazlarda yangın çıkmasına neden olan katastrofik arızalara neden olabileceği için çok önemlidir.

Bir sonraki adım, katot malzemesinin - bu durumda sülfürün - gözeneklerin kalan kısmını tamamen dolmayacak bir miktarda eklenmesidir. Sülfür elektronları kabul edip elektriği iletemediğinden, son adım PEDOT (poli [3,4-etilenedioksitiofen)] olarak bilinen elektronik olarak iletken bir polimer ile doldurulur.

Araştırma grubu patent başvurusu yaptı ancak hala tekniği mükemmelleştirme çalışmalarına devam ediyor.

Fotoğraf: Wiesner Group

Haber Kaynağı: http://news.cornell.edu/stories/2018/05/self-assembling-3d-battery-would-charge-seconds

Orijinal Metin Yazarı: Tom Fleischman

Çeviri: Şafak Gezer