Kalsiyum Pilinde Lityumsuz Atılım

HKUST araştırmacıları, kalsiyum tabanlı yeni bir batarya mimarisiyle lityuma alternatif olabilecek bir performans eşiğine yaklaştı. Quasi-solid-state elektrolit yaklaşımı, kalsiyum iyonlarının daha verimli taşınmasını ve çevrim ömrünün uzamasını hedefliyor. Çalışma, kalsiyum pil teknolojisinin sürdürülebilir enerji depolamada rolünü güçlendirebilir.

Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) bilim insanları, kalsiyum pil (calcium-ion battery, CIB) teknolojisinde dikkat çeken bir ilerleme raporladı. Ekip, lityum iyon bataryalara (LIB) bağımlılığı azaltabilecek bir yaklaşım geliştirerek, hem performans hem de sürdürülebilirlik açısından CIB’lerin önünü açmayı amaçlıyor. Çalışma Advanced Science dergisinde yayımlandı.

Yenilenebilir enerji üretimi arttıkça, şebekeyi dengelemek için güvenilir batarya depolama ihtiyacı da büyüyor. LIB’ler bugün piyasaya hakim olsa da, sınırlı lityum kaynakları ve enerji yoğunluğuna dair pratik sınırlar, alternatif kimyaların daha ciddi biçimde araştırılmasına yol açıyor. Kalsiyum ise görece bol bulunması ve uygun elektrokimyasal özellikleriyle öne çıkıyor; ancak iyonların taşınması ve uzun döngü kararlılığı gibi sorunlar CIB’leri yıllardır geride tutuyordu.

Kalsiyum pil için quasi-solid-state elektrolit

HKUST ekibi, bu engelleri aşmak için “quasi-solid-state electrolyte” (QSSE) adı verilen yarı-katı elektrolit yaklaşımını, redox-aktif kovalent organik iskeletler (covalent organic frameworks, COF) ile birleştirdi. Karbonil açısından zengin bu yapıların, oda sıcaklığında 0.46 mS cm^-1 iyonik iletkenlik ve >0.53 Ca²⁺ taşınım kabiliyeti sunduğu bildirildi. Araştırmacılar, deneyler ve bilgisayar simülasyonlarıyla Ca²⁺ iyonlarının COF’ların gözenekleri içinde hizalanmış karbonil grupları boyunca daha hızlı ilerleyebildiğini gösterdi.

Bu tasarımla kurulan tam hücrede, 0.15 A g^-1 akım yoğunluğunda 155.9 mAh g^-1 geri dönüşümlü özgül kapasite elde edildi. Ayrıca 1 A g^-1 koşulunda, 1.000 çevrim sonunda kapasitenin %74.6’dan fazlasının korunduğu raporlandı. Bulgular, kalsiyum pil kimyasının uzun ömür ve performans tarafında daha rekabetçi bir seviyeye taşınabileceğine işaret ediyor.

Çalışma, HKUST’den Prof. Yoonseob KIM liderliğinde ve Shanghai Jiao Tong University iş birliğiyle yürütüldü. Araştırmacılar, yaklaşımın uzun vadede yenilenebilir enerji depolama sistemleri ve elektrikli araçlar gibi alanlarda lityuma olan bağımlılığı azaltabilecek seçeneklerden biri olabileceğini vurguluyor.

Kaynaklar ve Bağlantılar:

• ScienceDaily haberi (13 Şubat 2026): www.sciencedaily.com/releases/2026/02/260212234154.htm
• Akademik makale: Yin, Z. vd. “High‐Performance Quasi‐Solid‐State Calcium‐Ion Batteries from Redox‐Active Covalent Organic Framework Electrolytes”, Advanced Science (2025) DOI: 10.1002/advs.202512328