Güneş paneli kurulumlarındaki süratli artış, panellerin ömrünü doldurmasının ardından muazzam ölçüde atığın ortaya çıkmasını da beraberinde getiriyor. Panellerde kullanılan bakır ve gümüş gibi metallerin ileriki yıllarda yüksek bir talebe sahip olması bekleniyor. Lakin kolay kolay bulunabilen silikonun tekrar kullanılması şu ana kadar bir zorluk oluşturdu. Bu emelle, 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. Lakin araştırmalar silikon anotların lityum pillerin daha yüksek güç yoğunluğuna ulaşmasına yardımcı olduğunu ortaya koydu. Bununla birlikte, silikon anotlar materyalin şarj-deşarj döngüsü sırasında değerli ölçüde genleşmeye ve daralmaya neden olması değerli bir problem olarak öne çıkıyor.
Bu durum, anotta mekanik kırılmalara ve pil performansının düşmesine neden oluyor. Çin’deki araştırma takımı, anotu oluşturmak için mikrometre boyutunda silikon (uM-Si) parçacıkları kullandı. Takım, mikrometre boyutunda parçacıklar oluşturmaya çalışmak yerine, kullanılmış güneş pillerinden silikonu tekrar kıymetlendirerek yaklaşımı uzun vadede daha sürdürülebilir hale getirdi.
Yüksek performans ve uzun ömür elde edildi
Araştırmacılar ayrıyeten bu yüksek performansı elde etmek için elektrolitin bileşenlerinde de ayarlamalar yaptılar. Takım, 1/3 hacimsel oranla karıştırılmış 1,3-dioksan ve dimetoksietan çözeltisi içinde çözünmüş 3M LiPF6 elektrolit çözeltisi kullandı. Bu eşsiz kimyasal formülasyon, şarj-deşarj döngüleri sırasında kırılsalar bile silikon parçacıklarını bir ortada tutan bir katı-elektrolit orta fazının (SEI) oluşmasına yardımcı oldu. Bu sayede, iyonik iletim korunarak, gereksiz tepkilerin oluşması minimize edildi.
Ekip, pilin şiddetli şartlarda 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 güç yoğunluğuna sahip olduğu gözlendi.
Günümüzde, lityum iyon pillerde kullanımı giderek artan silikonun güneş panellerinden temininin, daha çevreci ve döngüsel bir yenilenebilir güç üretim zincirinin kurulması yolunda epey değerli bir gelişme olduğu elbet.
