Teknoloji geliştikçe tesirleri her alanda görülüyor. Bilgisayarların boyutları yıllar içinde küçülüp dizüstü boyuta gelirken, telefonların yıllar içinde biraz daha büyüyerek daha fazla işlev sunduğuna şahitlik ediyoruz. Burada ise kritik kıymete sahip bataryalardan bahsetmek gerekiyor.
Büyüklü, küçüklü, gelişmiş ve daha uzun müddet kullanım sunan daha pratik bataryalar farklı kullanım alanlarına nazaran dağılım gösteriyor. Elektrikli araçlarda bulunan bataryalar ile bir dizüstü bilgisayarda bulunan bataryanın başta gücü ve pek çok özelliği farklılık gösterebiliyor. Fakat telefonlarda ve pek çok aygıtta lityum olanlar kullanılıyor.
Lityum bataryaların kullanım ömürlerinin kullandıkça kısalması sebebiyle alternatif arayışında olan araştırmacılar farklı tiplerde piller üretmeye çalışıyor.
Yine de beklendiği üzere bir pil ihtilali şimdi gerçekleşmedi lakin farklı alanlarda kullanılan pillerin artması ve çeşitlenmesi kıymetli bir kilometre taşı olarak görülebilir. Değerli bir ivme kazanan elektrikli arabalarda ise bataryalar araçları satın alma sebebi oluyor.
LFP’DEN, LMFP’YE GEÇİŞ
Elon Musk’ı şu anda Twitter ile gündemde görüyor olsak da CEO’su olduğu Tesla ile başlayan LFP trendinden bahsetmek gerekiyor. LFP yani Lityum-demir-fosfat bataryalar, en inançlı ve yaygın olarak kullanılan lityum-iyon akü cinslerinden biri olarak biliniyor. Üretimi sıkıntısız ve çok daha uygun fiyatlı olduğu için pek çok araçta tercih ediliyor.
Avantajı olsa da dezavantajları da beraberinde getiren LFP’ler, karşımıza bir noktada genişleyerek LMFP olarak çıkmaya başladı. LMFP ise lityum manganez demir-fosfat bileşimlerinden oluşan pil çeşidi. Üstün performans sunduğu söylenen bu çeşit maliyet açısından LFP’yle kıyaslanıyor.
Giriş düzeyi modellerde düşük maliyetli olduğu için LFP tercih ediliyor.
Pek çok marka farklı cinslerde bataryaları tercih etse de Tesla liderliği elinde tutuyor. İddialara nazaran LFP’li modeller bu yıl sonuna kadar LMFP’ye yükseltilecek. Bu geçişin ise manası var zira araçların menzilini yüzde 10’a kadar artırıyor ve maliyetler de sabit kalıyor. Tam da araba üreticilerinin istediği şey.
Bu bataryalar dünya pazarında önder olan CATL imzasıyla üretiliyor. LFP’ye kıyasla LMFP, daha yüksek hücre voltajı sunuyor. Lakin daha düşük şarj ve deşarj performanslarının günlük kullanımda fark edilip edilmeyeceği tam bilinmiyor yeniden de ilerleyen devirde daha fazla şirket bu batarya geçişini yapacak.
ANOTTA SİLİKON KARIŞIMI
Bir öteki trend ise silikon anot pillerle elektrikli arabaların 5 dakika şarj ile 400 kilometre üzere bir menzile çıkacak olması. Buradaki tartışma anottaki büyük düzgünleştirme potansiyeline odaklanıyor. Lakin bir sorun var: Burada neredeyse yalnızca grafit kullanılıyor ve o da neredeyse yalnızca Çin’de işleniyor. Yani şirketlerin elleri Çin’e mahkum oluyor ve farklı yolların tercih edilmesine neden oluyor.
Öte yandan şayet üreticiler grafit anoda daha fazla silikon eklemeyi başarırlarsa büyük ölçüde güzelleştirilmiş bir pil ömrü ve tecrübesi ortaya çıkacak.
Örneğin Porsche Taycan ve Audi e-tron GT tarafında esasen uygunlaştırılmış pil ömrü ve düşük güç enerji kullanılıyor. Fakat buradaki potansiyelin ötesinde bir sorun var. Bu cins anotların şarj ya da deşarjları sırasında boyutları değişiyor ve hacim değiştiriyor. Ortaya çıkan bu sorunun aşılması içinse çalışmalar sürüyor lakin burada tek itimat ‘işe yarayacak bir tahlilin bulunması’ oluyor.
Bir öbür görüşe nazaran grafit anot ve silikon katkılı pil hücreleri klasik prosedürlerle üretilebilir. Uzmanlara nazaran özellikler açısından burada katı hal pilleri yani, lityum iyon yahut lityum polimer pillerde bulunan sıvı ya da polimer jel elektrolitler yerine katı elektrolit kullanılan bir teknolojiye, yaklaşıldığını söylüyor.
KATI HAL PİLLERİ
Katı hal pil kavramı daldaki moda tabirlerden biri. Avantajları olduğu üzere zorlukları da beraberinde getiriyor olsa da özellikler açısından hem güç yoğunluğu hem de performansın inanılmaz artırabilme potansiyeli olduğu için dikkate paha görülüyor. Yani üzerine düşünülmesi gereken bir trend olarak ele alınabilir.
Zorluklardan bahsetmek gerekirse, saf lityum reaktiftir ve bu nedenle işlemek zordur. Sıkıntı olduğu için üretilmesi de zordur ve maliyetlidir. Araba şirketleri ise hem ucuz maliyet hem de yüksek performans istediği ve en azından hedeflediği için bu noktada daha geliştirilmesi gerekiyor.
Katı elektrolit ve metalik lityum anot kombinasyonu üzerinde çalışan çok az şirket var. Bunlardan biri ABD merkezli Quantumscape. Buradaki geleceği gören Alman devi Volkswagen ise Quantumscape’ten pay alarak kelam konusu teknolojiye olan ilgisini gösteriyor. Kartlarını da açık oynuyor.
Katı hal pillerinin en dişli rakibi ise anotta silikon katkılı klasik olanlardır. Bir atılım olması için saf lityum anot ve gerçek katı elektrolit içeren sağlam katı pilin seri üretime hazır hale gelmesi gerekirdi. Lakin şu anda mevcut olmadığı üzere öngörülebilir de değil.
LİTYUM YERİNE SODYUM PİLLER
Lityum yerine sodyum kullanılması ise pek çok sorunu çözmeye aday. Yıllardır potansiyel olararak karşıladıkları göz önüne alınırsa ‘sodyum iyon pillerin, lityum pillerin yerini’ alacağı söylenebilir. Burada kelam konusu geçişte karşımıza kimi başlıklar çıkıyor; emsal karakterde olmaları, yeni üretim sınırlarına gerek duyulmaması, maliyeti, hammadesi, akü güvenliği, pilin çalışma sıcaklığı aralığı, şarj kalibiyeti ve geri dönüşüm. Lakin üreticilerin asıl iştahını kabartan şey bunların dışında bu pilin daha ucuz olması.
Burada anotta kıymetli grafit yerine amorf karbon yani sert karbon kullanılıyor ve çok daha ‘ucuz’ olmasının yanı sıra birinci şarj sırasında kapasite kaybının da en aza indirildiği söyleniyor. Lityum yerine sodyum pillerin düşük maliyetli alternatif olmasına ait Baden-Württemberg Güneş Gücü ve Hidrojen Araştırma Merkezi’nde uzman Prof. Dr. Markus Hölzle’nin değerlendirmesi de var.
Hölzle, potansiyelin çok büyük olduğunu 2021 yılında yaptığı bir değerlendirmede vurguluyor. Düşük maliyetli hammedelirin her yerde kullanıldığını söyleyen Hölzle, katot tarafında toksik olmayan bir boya olan Prusya mavisinin büsbütün sodyum iyonlari ile karıştırılmış durumda kullanıldığına değiniyor. Düşük maliyet ve sunduğu öteki avantajlar sebebiyle Hölzle, sodyum iyon pil hücrelerinin tüm araçlarda kullanılabileceğini düşünüyor.
Sodyum iyon pillerin maliyetinin ötesinde daha düzgün düşük sıcaklık direnci vardır ve dayanıklılığı da daha yüksek.
C ORANI
Bir öbür trend ise C oranı. C oranı değişken şarj ya da deşarj şartları altında pilin beklenen faal müddetini varsayım etmek ya da belirlemek için kullanılan bir akım pahası olarak biliniyor. Burada da piller geliştikçe araçları 0’dan 100’e şarj etmek çok daha kısa sürüyor. Şarj suratlarının artmasıyla azamî şarj oranı da beraberinde değişmekte.
Buradan hareketle kompakt segmentte yer alan elektrikli arabaların birçoklarında yüzde 10’dan yüzde 80’e kadar şarj olması için geçmesi gereken müddet 30 dakikadır. Bu temelde 1.4 C’ye karşılık geliyor ve kimi markalar süratiyle öne çıkıyor. Hyundai’nin e-GMP’si 2.3 C’ye 18 dakikada ulaşıyor ve başka pek çok modele kıyasla düşük fiyatta bunu sunması onu tepeye taşımış oluyor.
Öte yandan uzmanların iddialarına nazaran 2023’a kadar C oranlarının 4 ya da 5’e kadar çıkması bekleniyor en azından araba sanayisi ve araştırmacılar bunu bu biçimde olacağını öngörüyor.
C oranlarını artırmak için pek çok yol olsa da evvelki hususlarda yer alan trendlerden de yola çıkarak saf olan grafit anoda silikon ekleyerek, anodu geliştirmek bu oranı değerli ölçüde artıracaktır.
Bir öteki yandan ise kimi araba sahipleri C oranını daha fazla artırmanın çok daha manalı olmadığını söylüyor. Elektrikli arabalarını çoğunlukla konutta şarj eden bireyler tarafından yapılan bu yorumların ötesinde kimileri da C oranının kıymetli ölçüde artması gerektiğini savunuyor.
