Kum Bazlı Piller Hakkında Bilgiler
Riverside California Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, aşırı kullanılmış grafit yerine anotunda (negatif taraf) silikon kullanan ve geleneksel lityum iyon pillerden üç kata kadar daha uzun ömürlü, madeni para büyüklüğünde bir pil tasarladılar. Araştırmanın anahtarı, hammadde olarak kuvars bakımından zengin kum ve enerji yoğun olmayan kimyasal reaksiyonlar kullanan silikon ekstraksiyon yöntemidir. Daha önceleri, pillerde kullanılan nano ölçekli silikonun üretimi zor olarak söyleniyordu.

UC Riverside'da yüksek lisans öğrencisi olan Zachary Favors sörf yaparken, üzerinde dinlendiği sahil kumundan ilham aldı. Kum esas olarak kuvars veya silikon dioksitten oluşur, ancak konsantrasyonlar birikintiye bağlı olarak değişir. Favors, Dallas’ın doğusundaki Cedar Creek Rezervuarı’ndaki kumların yüksek oranda kuvars içerdiğini buldu örnekleri çizdi ve mühendislik profesörleri Cengiz Özcan ve Mihri Özkan'ın yardımını aldı. Bunu işleyerek delikli yapıya ve sünger kıvamına sahip saf silikon üretti. Bu delikli yapı enerji yoğunluğunu artırıyor ve pilin başarımının artmasını sağlıyor.

Ekip, kumu nanometre ölçeğine ulaşana kadar öğüttü, ardından minik granülleri bir dizi saflaştırma adımından geçirdi ve sonunda onları pudra şekerine benzetti. Arıtılmış kuvars daha sonra öğütülmüş tuz ve magnezyum ile karıştırıldı ve ısıtıldı. Tuz bir ısı emici gibi davranırken, magnezyum kuartlardan oksijeni uzaklaştırarak yerine saf silikon bıraktı. Ayrıca, elde edilen saf silikon, anotta kullanım için ideal olan gözenekli bir durumdaydı. Artan yüzey alanı, lityum iyonlarının daha hızlı geçmesini ve devreyi kapatmasını sağladı.

Ortaya çıkan tozu gerçek bir anotta test etmek için araştırmacılar madeni para büyüklüğünde bir pil yaptılar. Performans testleri, silikon-anot lityum-iyon pilin grafit kullananlara göre üç kata kadar daha uzun sürdüğünü ortaya koyuyor. Bu, silikon anot kullanan l-i pillerin, telefonunuzun veya arabanızın pilinin üç kat daha uzun süre dayanmasına yardımcı olabileceği anlamına gelir. Bu durum akıllı telefonların veya elektrikli arabaların kullanım şeklini önemli ölçüde değiştirebilecek büyük bir gelişmedir. Ardından, Favors ve meslektaşları daha büyük bir pil (telefon pili boyutunda) üretecek ve yaşam döngüsünü ve diğer parametreleri değerlendirmek için daha kapsamlı testler yapacak. Araştırmacıların keşifleri Nature Scientific Reports dergisinde yayımlandı.