Bir lityum iyon pil hücresi tasarladığınızı hayal edin. Elinizde harika bir Lityum Demir Fosfat (LFP) veya NMC tozu var. Ancak bir sorun var: Bu aktif malzemelerin çoğu (özellikle katot tarafı), elektriği iletme konusunda oldukça kötüdür. Yani enerjiyi depolarla ama akımı dışarı veremezler.
İşte bu sorunu çözmek için karışıma, elektronların üzerinde koşabileceği mikroskobik otobanlar eklemeniz gerekir. Bu malzemenin adı Super P İletken Karbon Siyahıdır. Yüksek saflığı ve benzersiz yapısıyla Super P, batarya endüstrisinin "altın standardı" haline gelmiştir.
Super P, petrol ürünlerinin kontrollü bir şekilde yakılmasıyla elde edilen, çok yüksek yüzey alanına ve gözenekli yapıya sahip özel bir karbon türüdür. Onu sıradan kömür tozundan ayıran şey, nanometrik yapısı ve iletkenlik kapasitesidir.
Pilin içinde üç temel görevi vardır:
Elektron Köprüsü Kurmak: Aktif madde partikülleri (tanecikleri) arasına girerek, elektronların akım toplayıcı folyoya (Alüminyum/Bakır) ulaşmasını sağlar.
Elektrolit Emilimi: Süngerimsi yapısı sayesinde elektroliti içine çeker ve iyon transferini kolaylaştırır.
Mekanik Destek: Elektrot yapısının şarj-deşarj sırasında dağılmasını önleyen esnek bir dolgu maddesidir.
Bir Super P teknik bilgi formuna (TDS) baktığınızda görmeniz gereken kritik değerler şunlardır:
Bu, 1 gram karbonun ne kadar geniş bir yüzeye sahip olduğunu gösterir.
Neden Önemli? Yüzey alanı çok düşükse (örneğin grafit gibi), yeterli temas noktası oluşturmaz ve iletkenlik düşer. Çok yüksekse (örneğin aktif karbon gibi), çok fazla bağlayıcı (binder) tüketir ve pilin enerji yoğunluğunu düşürür. Super P, 62 m2/g civarındaki değeriyle mükemmel dengeyi yakalar.
Birincil parçacık boyutu yaklaşık 40 nanometredir. Ancak bu parçacıklar birleşerek üzüm salkımı gibi "agregatlar" oluşturur. Bu salkım yapısı, uzun menzilli iletkenlik sağlar.
Pil kimyası çok hassastır. Karbonun içinde demir, bakır veya kükürt gibi safsızlıklar olmamalıdır. Super P, çok yüksek saflığa sahiptir ve kül oranı on binde birin altındadır.
Düşük uçucu madde oranı, pilin şişmesini (gazlanmasını) engeller.
Neden başka bir karbon değil de Super P?
Super P vs. Grafit: Grafit enerji depolar ama iletkenliği Super P kadar yüksek değildir ve partikülleri çok büyüktür.
Super P vs. Karbon Nanotüp (CNT): CNT'ler (özellikle tek duvarlı olanlar) Super P'den çok daha iletkendir. Ancak CNT'ler çok pahalıdır ve homojen karıştırması zordur. Genellikle hibrit bir yapı (Super P + CNT) en iyi sonucu verir.
Super P vs. Asetilen Siyahı: Asetilen siyahı da iyi bir iletkendir ancak Super P'nin elektrolit emme kapasitesi ve işlenebilirliği genellikle daha üstün kabul edilir.
Super P, hem Anot hem de Katot karışımında kullanılır.
Örnek Bir Katot Reçetesi (Ağırlıkça):
%90 - %95: Aktif Malzeme (LFP, NMC, LCO vb.)
%2 - %5: Super P (İletken Katkı)
%2 - %5: PVDF (Bağlayıcı)
Hazırlama İpucu: Super P çok hafif ve uçuşan bir tozdur (yoğunluğu düşüktür). Karışıma eklerken PVDF ve NMP ile birlikte iyice disperse edilmesi (dağıtılması) gerekir. Eğer iyi karışmazsa topaklanır ve pilin içinde "ölü noktalar" oluşur.
Batarya teknolojisi her gün gelişiyor, ancak Super P'nin tahtı sarsılmıyor. Karbon nanotüpler ve grafen gibi yeni nesil iletkenler pazara girse de, uygun maliyeti, kararlı yapısı ve kanıtlanmış performansı ile Super P, lityum iyon pillerin vazgeçilmez "damar yolu" olmaya devam ediyor.
Eğer kendi pilinizi üretiyorsanız veya Ar-Ge yapıyorsanız, laboratuvarınızda mutlaka bir kavanoz Super P bulundurmalısınız.
