Deniz Kumundan Li-iyon Batarya Üretimi
Lityum (Li)-iyon bataryalar elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılan, şarj edilebilen pillerdir. Taşınabilir elektronik cihazlardan elektrikli otomobillere kadar farklı alanlarda kullanılabilen bu pillere olan gereksinim hızla artıyor.
Bu nedenle bu pillerin kullanım sürelerini uzatmaya yönelik pek çok çalışma yapılıyor. Bu çalışmaların büyük çoğunluğu Li-iyon pillerdeki üç ana bileşenden (katot, anot, elektrolit) biri olan anot bölgesinde kullanılabilecek alternatif malzemeler üzerinde yoğunlaşıyor.
Yakın zaman önce Prof. Dr. Mihrimah Özkan ve arkadaşları tarafından yapılan yeni bir çalışmada ise Li-iyon pillerde anot bileşeninde silisyum kullanılması öneriliyor. Silisyum, silisyum dioksit bileşiğine göre daha yüksek kapasiteye sahip olsa da genleşme problemi gibi sorunlar ortaya çıkabiliyor. Bu olumsuzlukları ortadan kaldırabilecek farklı silisyum yapıları bulunuyor. Ancak artan üretim maliyeti bu yapıların ticari olarak yaygınlaşmasını engelliyor. Nature Scientific Reports dergisinde yayımlanan çalışma ise deniz kumundan elde edilebilen nano büyüklükteki silisyumun, Li-iyon pillerde kullanmasını mümkün kılıyor.
Bu çalışmaya göre, içeriğinde bol miktarda kuvars (silisyum dioksit, SiO,) olan deniz kumunun bazı işlemlerden geçmesi gerekiyor. Sırasıyla önce yaklaşık 0,1 mm olan kum tanecikleri mikrometre ve nanometre ölçeğinde öğütülüyor. Organik saf-sızlıklar kalsinasyon yöntemi ile uzaklaştırılıyor ve sonrasında hidroklorik asit (HC1), hidroflorik asit (HF) ve sodyum hidroksit (NaOH) gibi kimyasal maddelerle yıkama işlemi yapılıyor. Böylece parlak beyaz bir renk alan kuvars magnezyum ile indirgeniyor ve silisyum elde ediliyor. Bu ekzotermik tepkimede çıkan yüksek ısının istenmeyen tepkimelere neden olmaması için sodyum klorür (NaCl) ekleniyor. Tepkime tamamlandıktan sonra ortaya çıkan yan ürünler ve NaCl yıkama işlemleri ile uzaklaştırılıyor. Böylece istenilen morfolojik yapıda silisyum üretilmiş oluyor.
Deniz kumundan kolayca elde edilebilen gözenekli yapıdaki nano büyüklükteki silisyum, yüksek performansı ve düşük fiyatıyla Li-iyon bataryalar için yeni bir alternatif oluşturuyor. Deniz kumundan elde ettikleri silisyumu kullanarak bozuk para büyüklüğünde pil üretmeyi başaran Dr. Özkan ve arkadaşları cep telefonlarında kullanılabilecek büyüklükte piller üzerinde çalışmalarına devam ediyor. Şarj edilebilir pillerin ömrünü uzatırken maliyeti düşüren bütün bu çalışmalar sayesinde, deniz kumu kullanılarak üretilen piller hayatımızın farklı pek çok alanında yer bulacak gibi görünüyor.
