Çinko-iyot pilinde çığır açan gelişme: 60.000'den fazla şarj döngüsü, 3 dakikada tam şarj

Avustralya'daki Flinders Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, sulu çinko-iyot pillerin karşı karşıya olduğu en kalıcı engellerden biri olan kısa çalışma ömrünü çözmüş görünüyor. Bulgularını Angewandte Chemie dergisinde yayınlayan araştırma ekibi, üç dakika gibi kısa bir sürede tamamen şarj olabilen ve 60.000'den fazla şarj-deşarj döngüsüne dayanabilen bir pil geliştirdiği bildirildi. Çalışma ayarlarına bağlı olarak, hücreler 1,3 ila 1,4 volt arasında çalışır ve ya yedi dakikalık şarjla 8.000 döngü boyunca 200 mAh/g, ya da çok daha fazla olan 60.000 döngü boyunca daha düşük bir değer olan 150 mAh/g enerji sağlar. Bozulma oranının döngü başına %0,0001 ile %0,0003 arasında olduğu bildiriliyor.

Sulu çinko-iyot piller daha önce, poliiyot bileşiklerinin pilin ayırıcısından kaçarak performansı giderek düşürdüğü “mekik etkisi” sorunuyla karşı karşıya kalıyordu. Bu sorunu çözmek için araştırmacılar, gıda ve kozmetik ürünlerinde yaygın olarak bulunan, nişastadan elde edilen ve ucuz bir polimer olan siklodekstrinden kafes benzeri bir yapı oluşturdular. Bu yapının suyu çeken dış tabakası ve suyu iten iç kısmı, sorun yaratan poliiyodürleri hapseder ve gerektiğinde serbest bırakır.

Teknik çözümün ötesinde, çinko bazlı piller, lityum-iyon teknolojisine kıyasla çok daha güvenli, daha uygun fiyatlı ve daha kolay temin edilebilir bir alternatiftir. Bu piller, lityum kimyasallarıyla ilişkili yangın risklerini büyük ölçüde ortadan kaldırırken, hem özgül enerji hem de enerji yoğunluğu açısından lityum-iyon pillerle eşit veya hatta daha üstün performans sergiler.

Ayrıca, Avustralya dünyadaki bilinen çinko rezervlerinin %20-28’ine sahiptir; bu durum, Çin’in lityum-iyon tedarik zincirleri üzerindeki tekelini kırma ve çevresel atık sorununu çözme potansiyeli taşıyan bir fırsat sunmaktadır. Avustralya her yıl yaklaşık 3.300 ton lityum pil atığı üretmektedir ve bu rakamın 2036 yılına kadar 136.000 tonun üzerine çıkması beklenmektedir.

Şu an için teknoloji, ticari uygulamadan ziyade prototip aşamasında kalmaktadır. Flinders laboratuvarı, bir prototip platformu oluşturmak için endüstri ile işbirliği yaptığını belirtmektedir. Ancak bunun gerçek bir yerli endüstriye dönüşüp dönüşmeyeceği, pil kimyasının çok ötesindeki faktörlere bağlıdır; bu faktörler arasında üretim yatırımı ve pazarın benimsemesi yer almaktadır ve araştırmada bu konuların hiçbiri ele alınmamıştır.