Çin’de Qingdao Biyoenerji ve Biyoproses Teknolojisi Enstitüsü’ndeki (QIBEBT) araştırmacılar, güneş panellerindeki silikonu (silisyum) başarılı bir şekilde geri dönüştürerek, lityum iyon pillerin performansını arttırmak üzere yeniden kullandı. Böylece, ömrü dolan panellerin geri dönüştürülerek atıkların azaltılması ve gelecekte lityum iyon pillerde kullanımının artması beklenen silikonun temini sağlanarak bir taşla iki kuş vurulmuş oldu. Bu yaklaşımın, sürdürülebilirliğe katkısının yanında, maliyetleri de düşüreceği belirtiliyor.
Güneş paneli kurulumlarındaki hızlı artış, panellerin ömrünü doldurmasının ardından muazzam miktarda atığın ortaya çıkmasını da beraberinde getiriyor. Panellerde kullanılan bakır ve gümüş gibi metallerin ileriki yıllarda yüksek bir talebe sahip olması bekleniyor. Ancak kolayca bulunabilen silikonun yeniden kullanılması şu ana kadar bir zorluk oluşturdu. Bu amaçla, QIBEBT’deki araştırmacılar silikonu geri dönüştürerek lityum iyon pillerde kullanmayı akıl ettiler.
Silikon anotlu lityum iyon piller
Geleneksel olarak lityum iyon pillerde grafit anotlar kullanılıyor. Ancak araştırmalar silikon anotların lityum pillerin daha yüksek enerji yoğunluğuna ulaşmasına yardımcı olduğunu ortaya koydu. Bununla birlikte, silikon anotlar malzemenin şarj-deşarj döngüsü sırasında önemli ölçüde genleşmeye ve daralmaya neden olması önemli bir problem olarak öne çıkıyor.
Bu durum, anotta mekanik kırılmalara ve pil performansının düşmesine neden oluyor. Çin’deki araştırma ekibi, anotu oluşturmak için mikrometre boyutunda silikon (uM-Si) parçacıkları kullandı. Ekip, mikrometre boyutunda parçacıklar oluşturmaya çalışmak yerine, kullanılmış güneş pillerinden silikonu yeniden değerlendirerek yaklaşımı uzun vadede daha sürdürülebilir hale getirdi.
Yüksek performans ve uzun ömür elde edildi
Performans açısından test edildiğinde, uM-Si içeren bu pillerin daha iyi elektrokimyasal stabiliteye sahip olduğu ve 200 şarj-deşarj döngüsünden sonra bile yüzde 99,94’lük kulombik verimliliği koruduğu tespit edildi. Araştırmacılar ayrıca bu yüksek performansı elde etmek için elektrolitin bileşenlerinde de ayarlamalar yaptılar. Ekip, 1/3 hacimsel oranla karıştırılmış 1,3-dioksan ve dimetoksietan çözeltisi içinde çözünmüş 3M LiPF6 elektrolit çözeltisi kullandı. Bu benzersiz kimyasal formülasyon, şarj-deşarj döngüleri sırasında kırılsalar bile silikon parçacıklarını bir arada tutan bir katı-elektrolit ara fazının (SEI) oluşmasına yardımcı oldu. Bu sayede, iyonik iletim korunarak, gereksiz reaksiyonların oluşması minimize edildi.
Ekip, pilin zorlu koşullarda da performansını koruyup koruyamayacağını test etmek için hücreleri, uM-Si ve yeni bir elektrolitle 80 döngü boyunca test etti. Hücrelerin, 340,7 Wh/kg‘lık etkileyici bir enerji yoğunluğuna sahip olduğu gözlendi.
Günümüzde, lityum iyon pillerde kullanımı giderek artan silikonun güneş panellerinden temininin, daha çevreci ve döngüsel bir yenilenebilir enerji üretim zincirinin kurulması yolunda oldukça önemli bir gelişme olduğu şüphesiz.
Kaynak: Donanimhaber – https://www.donanimhaber.com/atik-gunes-panellerindeki-silikon-lityum-pillerde-kullanildi–179588
