Pennsylvania State Üniversitesi’nden araştırmacılar elektrikli ve hibrit araçlarda kullanmak üzere yüksek güç ve enerji yoğunluğu ve yüksek şarj –deşarj verimliliğine sahip polimer dielektrik pil geliştirdiler. Eşsiz üç boyutlu sandviç benzeri yapısı sayesinde polimer – seramik nanokompozit malzemesi dielektrik bozunmadan korunuyor. Sonuçlar 22 Ağustos’da Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)’da yayınlandı.

“Polimerler hafifliği, ölçeklenebilirliği ve yüksek dielektrik dayanımlılıkları sayesinde enerji taşıma için idealler. Buna rağmen, hibrit ve elektrikli araçlarda kullanılan ticari polimerler, BOPP adı veriliyor ve yüksek sıcaklıklara dayanmadığından, soğutucu ekipman gerektiriyorlar. Bu da hem fiyatı hem de ağırlığı arttırıyor,” diyor Qing Wang.

BOPP gibi polimer filmler dielektrik katsayısının yükselmesiyle elektrik alanını güçlendiriyorlar. Daha güçlü elektrik alanı olunca materyal ısı şeklinde enerji sızdırıyor. İşte araştırmacılar bu probleminin kökenine inerek, farklı materyaller kullanarak iki boyutta denge yaratmaya çalıştılar. Enerji kapasitesinin artmasıyla , film yüksek sıcaklıklarda kopuyor ve elektronların elektrotlardan kaçmasına neden olarak yapıyı bozuyor.

“İşte biz bu nedenle bu sandviç yapısını geliştirdik. Üst ve alt tabakalar elektrotlardan gelen yük enjeksiyonunu bloke ediyor. Sonrasında orta tabakaya yüksek dielektrik sabite sahip seramik polimer dolgu maddesi ekleyerek enerji ve güç yoğunluğunu arttırdık,” diyor Wang.

Dış tabakalarda polimer matriks içinde boron nitrit nano tabakalar yer alarak, mükemmel yalıtım sağlarken, orta tabakada yüksek dielektrik sabite sahip baryum titanat yer alıyor.

“Bu materyalin 24 saat boyunca 30,000’den fazla döngüye girerken, hiçbir bozunma yapmayacağını gösterdik, “ diyor Wang.

BOPP Pilden Daha İyi

BOPP pillere göre;  belirtilen sanviç nanokompozit SSN-x pilde , x miktarı orta tabakadaki baryum titanat nanokompozit miktarına denk geliyor . BOPP’ler 150°C’de çalışırken, yeni pil 70°C’de aynı deşarj performansını sergileyebiliyor. Böylece daha düşük sıcaklıklarda çalışan daha güvenli piller üretilebilir.