Esnek Lityum İyon Batarya Geliştirildi
Bir grup Koreli araştırmacı, esnek lityum iyon batarya üretmeyi başardı. Üç boyutlu yazıcılarla esnek kıyafetlerin üzerine yazdırılabilen bataryaların özellikle giyilebilir teknolojilere enerji sağlama konusunda yararlı olması bekleniyor.
Giyilebilir teknolojiler olarak adlandırılan akıllı saatler ve esnek bantlar gibi teknolojiler gün geçtikçe çeşitleniyor. Bu teknolojilerin enerji ihtiyacını karşılamak için üzerine çalışılan konulardan biri de giyilebilir esnek bataryalar geliştirmek.
Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsünden Soo Yeong Hong ve arkadaşları, ACS Nano’da yayımladıkları bir makalede, esnek üç boyutlu lityum iyon batarya ürettiklerini açıkladılar. Geliştirilen batarya, üç boyutlu yazıcılarla esnek kumaşların üzerine yazdırılabiliyor.
İlk lityum iyon bataryalar, 1991 yılında piyasaya sürülmüş ve sahip oldukları yüksek enerji kapasitesi sayesinde elektronik endüstrisinde bir devrim yaşanmasına neden olmuşlardı. Bilgisayarların taşınabilir hâle gelmesi, MP3 çalarların ve tabletlerin geliştirilmesi, lityum iyon bataryaların yüksek kapasitesi sayesinde mümkün oldu. 2019 yılı Nobel Kimya Ödülü’nü, lityum iyon bataryaların geliştirilmesine yaptıkları önemli katkılar nedeniyle Johh Goodenough, Stanley Whittingham ve Akira Yoshino kazanmıştı.
Lityum iyon bataryaları ve diğer geleneksel bataryaları esnek hâle getirmek için aşılması gereken çeşitli sorunlar var. Öncelikle bataryaların hacminin büyük kısmını kaplayan sert ve inorganik elektrotların esnek hâle getirilmesi zordur. Ayrıca sıvı elektroliti ikiye ayıran bölmenin ve elektrik akımını aktaran kısımların da esnek hâle getirilmesi gerekir. Aşılması gereken bir diğer sorunsa sıvı elektrolitin sızmasının nasıl önleneceğidir. Araştırmacılar bu sorunların hepsine çözüm bulmayı başarmışlar.
Geleneksel lityum iyon bataryaların yapısı
Esnek lityum iyon batarya üretebilmek için ilk olarak yeni bir esnek organik jel geliştirilmiş. Esnek jel hem lityum iyon bataryanın elektrotlarını oluşturan malzemeleri sıkıca tutuyor hem de elektrik yüklü parçacık alışverişine yardımcı oluyor. Ayrıca esnek bir ham maddeden elektrik akımını aktaracak kısımların üretiminde kullanılmak üzere iletken bir boya geliştirilmiş. Araştırmacılar tüm sistemi dışarıdan çevreleyen esnek bir malzeme de geliştirmişler. Sistemin bütünlüğünü sağlayan bu malzeme hem yüksek voltaj altında bile çalışabiliyor hem de sıvı elektroliti soğurmuyor.
Esnek batarya, üç boyutlu yazıcı teknolojisiyle doğrudan esnek bir kumaşın üzerine de yazdırılabiliyor.
Esnek bataryaların üretiminde dört boyutlu yazdırma olarak adlandırılan bir yöntem kullanılmış. Üç boyutlu yazıcılar kullanılarak yapılan bu yazdırma işlemlerinin dört boyutlu olarak adlandırılmasının nedeni, ortaya çıkan ürünlerin esnek olması ve biçimlerinin dördüncü boyutta (zaman içinde) değişebilmesi. Üretilen bataryaların mekanik olarak dayanıklı olduğu, %50’nin üzerinde esnetilebildiği ve açık havada uzun süre aşınmadığı belirtiliyor.
Üretilen esnek batarya giyilirken, çıkarılırken ya da esnetilirken akıllı saatlere kesintisiz güç sağlayabiliyor.
Araştırmacılar esnek bir kumaşın üzerine yazdırdıkları esnek bataryayı bir akıllı saati çalıştırmak için de kullanmışlar. Esnek bataryanın kumaş giyilirken, çıkarılırken ya da esnetilirken kesintisiz güç sağlayabildiği söyleniyor.
