Elektrikli Araçlar: Bataryalarınızı Yeniden Şarj Edin
Tamamen elektrikli araç sahibi olmanın en sinir bozucu tarafı; bataryanın tamamını şarj etmenin ne kadar süre alacağıdır. Örneğin, bir Tesla için: en güçlü şarj istasyonunu kullanarak bataryanın %80’nini doldurmak 40 dk zaman alıyor.
Bilim insanları uzun zamandır fizik kurallarının bataryayı güvenli bir şekilde yeniden şarj ederken ne kadar hızlı olacağını kısıtladığını düşünüyordu fakat yeni araştırma, Utah Üniversitesi’nde Kimya Mühendisi olan Yrd. Doç. Dr. Tao Gao; çok kısa bir sürede yeniden şarj olabilen bataryaları üretmek için kapı açtı.
Gao’nun araştırması bilimsel dergi olan “Joule” de yayınlanan yeni bir makalede detaylıca yazıldı. Çalışma, MIT’de Kimya Mühendisliği Profesörü olan Martin Z. Bazant gözetiminde Gao MIT’de doktora sonrası araştırmacı iken yürütüldü. Gao şuan hızlı şarj etmeye duyarlı geliştirilmiş lityum-iyon bataryalarını geliştirmeye devam ettiği Utah Üniversitesi’nde araştırmaya devam ediyor.
Gao; “Bu anlayış, gelecek mühendislik çalışmaları için bu zorlukların üstesinden gelmeye ihtiyacımız olduğunun temelini oluşturuyor.” “Şimdi nereye gittiğimizi biliyoruz. Ne yapmamız gerektiğine yönelik net bir vizyonumuz var.” diye açıklama yaptı.
Lityum- iyon bataryaları uzun ömür, düşük ağırlık ve yüksek enerji yoğunluğu sebebiyle tüm elektrikli araçlarda ve taşınabilir elektronik cihazlar için popüler bir seçenek haline geldi. Litum- iyon bataryaları ayrıca solar enerji depolama, laptop bilgisayarlarda ve taşınabilir elektronik cihazlarda da kullanılır.
Fakat lityum iyon bataryalarının hızlıca nasıl yeniden şarj edilebileceği, lityum iyonları grafit partikülerine hızlıca yerleştirildiğinde meydana gelen yan reaksiyon olan “lityum kaplama” olarak bilinen olay tarafından engellenir. Gao lityum iyon bataryalarının çalışma prensbini, bir masa üzerinde ileri geri vurulan bir pin-pon topu ile kıyaslıyor. Top ,ya da lityum iyonu, şarj süreci boyunca negatif elektrottan pozitif elektroda doğru hareket eder. Şarj etme oranı topun nasıl hareket ettiği ile benzerdir. Gao; Lityum kaplamanın, lityum iyonlarının çok hızlı hareket ettiği ve bataryadaki grafit partiküllerini yakalamada başarısızlığında meydana geldiğini ifade etti. Şarj ediyorken, bu durum tehlikeli olabilir ve bataryanın patlamasına ya da yanmasına sebep olabilir bu yüzden pillerin ne kadar hızlı şarj edilebileceğini kısıtlar. Ayrıca ciddi şekilde bataryayı bozup batarya ömrünü kısaltabilir.
Gao’nun keşfi batarya şarjı boyunca grafit partiküllerinde lityum kaplama olayını yöneten fiziğin önemini ortaya koyuyor ve bataryanın etkinliğinde lityum kaplamayı tahmin edebiliyor.
Gao; “ Şarj süresi boyunca negatif elektroda olanları görebileceğimiz bir deney dizayn ettik. Grafit partiküllerini – negatif elektrottaki malzeme- görebileceğiz ve gerçek zamanda bataryanın şarj etme süresince neler olduğunu görebiliriz. Şimdi bataryaların fiziğini anlıyoruz. Bu, batarya şarj etme performansı geliştirmeyi ve bize sınırlamayı ele almamız için yön sağlar.” diyor.
Gao bu yeni anlayış ile yeni teknolojiler; tehlike olmaksızın normalden 5 kat daha hızlı ya 10 dakikadan biraz fazla sürede tamamen şarj olabilen araç bataryaları üretebileceğini, akıllı telefonların, genellikle en hızlı şarj aletiyle bile yarım saatten fazla sürede şarj olan, sadece 10 dakikada tamamen şarj olabileceğini ifade ediyor.
Şimdi Gao ve araştırmacı arkadaşları lityum-iyon bataryalarını şarj etmenin arkasındaki bilimi daha iyi öğrendiler. Gao, 5-10 yıl kadar yakın sürede tüm elektrikli araçlarda ve 3-5 yıllık süre zarfında daha iyi bataryalı cep telefonlarını görebileceğimize inanıyor.
Kaynak: sciencedaily.com
