02:19 08-12-2025

Lityum–hava bataryasında NIMS atılımı: gözenekli karbon zarla 360 Wh/kg

Japonya’daki Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü (NIMS) araştırmacıları, elektrikli otomobillere kâğıt üzerinde benzinlilerle denk menzil vadeden lityum–hava bataryasına doğru önemli bir adım attıklarını duyurdu. Gelişmenin odağında, oksijenin lityumla etkileşimini hassas biçimde yöneten yeni tür bir karbon zar bulunuyor; böylece teoride kalan bir fikir, uygulanabilir bir çözüme doğru yaklaşıyor.

Lityum–hava hücrelerinin en zayıf noktası istikrarsızlık ve kapasitenin hızla düşmesi oldu. Ekip, 2 ile 50 nanometre arasında değişen mikro-, mezo- ve makrogözenekleri birleştiren çok katmanlı, gözenekli bir zarla buna karşılık verdi. Bu mimari oksijen dağılımını dengeliyor, elektrolit kayıplarını azaltıyor ve hücrenin ısıl kararlılığını iyileştiriyor.

Sonuçlar ikna edici: Prototip 360 Wh/kg değerine ulaştı; bu, güncel lityum‑iyon bataryaların yaklaşık iki katı. Hesaplamalar orta vadede 700 Wh/kg’ın üzerine işaret ediyor; teorik sınır ise benzinin enerji yoğunluğuna yaklaşan, 11.000 Wh/kg civarında. Testlerde altı elektrot, performans düşüşü olmadan 19 çevrim tamamladı ki bu sınıftaki bataryalar için nadir görülen bir tablo.

Aynı derecede önemli olan bir diğer not, işin ölçeklenebilirliğe göz kırpması. Araştırmacılar 10×10 cm boyutunda daha büyük elektrotlar üreterek, saf laboratuvar denemelerinden üretim öncesi erken bir aşamaya geçişin mümkün olduğuna dair sinyal verdi. Lityum–hava hücrelerinin çevredeki havadan oksijen çekmesi, hücre içindeki alanı boşaltarak enerji yoğunluğunu daha da yukarı taşıyor.

Bu reçete, her gramın değerli olduğu elektrikli araçlar, hafif havacılık ve taşınabilir elektronikler için özellikle umut verici görünüyor. Teknoloji seri üretime ulaşırsa, iki ila üç katlık enerji yoğunluğu artışı menzil endişesini sahneden indirebilir ve benzinli otomobilleri ciddi bir sınavla karşı karşıya bırakabilir. Eldeki rakamlar bir dönüm noktasının yakın olabileceğini gösteriyor; donanım büyürken dayanıklılık ve çevrim ömrünün aynı hızda ilerlemesi hâlâ belirleyici.