Çığır Açan Grafen Bataryaların İçindeki Lityum İyon Pillerinin ve Elektrikli Araçların Gelecekteki Önemi
Elektrikli araçlar, fosil yakıtlarla çalışan araçlara göre daha kullanışlı bir alternatif olarak ortaya çıkıyor, fakat pratiklik sorunları bu yeni alternatifin yaygın olarak kullanılmasını engelledi. Bunlardan en önemlisi, bitmiş bir bataryayı şarj ederken geçen süreninin uzun olmasıdır. Normalde bir aracın deposunu doldurmak için birkaç dakikasını alırken şu anda elektrikli araçları şarj etmek çok daha uzun sürebiliyor. Bazı modelleri ise yaklaşık bir güne kadar sürebiliyor.
Bu sorunu çözmek amacıyla Skeleton Technologies adlı Estonya’ya ait bir enerji depolama şirketi, sadece 15 saniyede şarj etmek için son teknolojili bir elektrikli araç aküsünün geliştirilmesini sağlamak amacıyla Almanya’daki Karlsruhe Teknoleji Enstitüsü (KIT) ile ortaklık kurdu.
SuperBattery Nedir?
Çok kullanışlı olan SuperBattery, elektrikli araç kullanımıyla ilgili en önemli üç ana konuyu ele almak için gelecek vaat etmektedir:
1)Uzun şarj süreleri
2)Pilin bozulması
3)Araç menzili ile ilgili endişeler
Verilere göre SuperBattery, standart lityum iyon hücreleri ile Skeleton Technology’nin tescilli ultrakapasitör hücrelerini birleştiren hibrit bir sistemdir. SuperBattery’i benzer sistemlerden ayıran en önemli faktör, ultrakapasitörleri hazırlamak için kullanılan Eğri Grafen malzemesidir. Başka ultrakapasitörlerde göründüğü gibi SuperBattery, lityum iyon pillerinin tamamen yerini alacak kadar yeterli enerjiye sahip değildir.
Bir lityum pili büyük miktarda enerji depo edebilir, ancak çok da az olsa düşük bir güç yoğunluğuna sahiptir. Bu da uzun şarj ve deşarj döngüleri anlamına gelmektedir. Lityum pili, elektrikli araçlar için büyük bir engel ve gelişmekte olan endüstri için kritik bir çıkmazlık oluşturmuştur.
Ultrakapasitörler, kimyasal reaksiyonla şarj edilen pillere kıyasla statik elektrik yoluyla şar edilip, boşaltılma özelliğine sahip. Bu nedenle ultrakapasitörler, kimyasal pillerden daha yüksek oranlarda şarj, deşarj olabilir ve bozulmadan uzun süre çalışır. Ultrakapasitörler düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Aynı enerji miktarına sahip olmak için, ultrakapasitörlerden yapılmış bir depolama cihazının lityum iyon pilinden çok daha büyük olması gerekir.
Diğer kuruluşlar tarafından da öne sürülen lityum-ultrakapasitör hibrit çözümü, geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilir olmasıdır. Elektrikli bir araçta, bu enerji depolama çözümü hem bir şarj istasyonu hem de rejeneratif frenleme yoluyla bir yükü yakalayacaktır.
Ultrakapasitörler, elektrikli araçlar için lityum iyon pili paketlerine umut verici bir alternatif olarak öne çıkıyor. Örneğin Tesla, araçlarındaki akü teknolojisini iyileştirmek için kısa bir süre önce ultrakapasitör üreticisi Maxwell Technologies’i satın aldı.
SuperBattery, tipik elektrikli araç akülerinden çok daha düşük bir enerji yoğunluğuna sahip olmasına rağmen hibritler, fişli araçlar veya hidrojen yakıtlı araçlar için çok uygun olabilir. Elektrikli araçlarda, hızlanmayı veya diğer zorlu durumlarda birincil bataryayı artırabilir. Teorik olarak, pil ömrünü uzatabilir ve mevcut pil paketlerinin soğutma taleplerini azaltabilir.
Yoğunluğu Yüksek Olan Süper Kapasitörlerin Vaadi
SuperBattery, İskelet Teknolojisi ve diğerleri tarafından geliştirilen tek potansiyel elektrikli araç aküsü teknolojisi değildir. Lityum iyon pillere rakip olan bir depolama kapasitesine sahipken hızlı bir şekilde şarj ve deşarj olabilen yüksek yoğunluklu süper kapasitörlerin etrafında büyük bir vızıltı sesi vardır.
Mayıs ayında İskelet Teknolojisini, ultra kapasitör teknolojisini geliştirme çabalarına liderlik edecek yeni bir teknoloji sorumlusunu işe aldığını duyurdu. Daniel Weingarth’ın işe alındığını duyuran Taavi Madiberk şunları söyledi: “Bir endüstri olarak, 1999 yılında lityum iyon pillerinin bulunduğu bir aşamadayız. Enerji yoğunluğunda bir atılım, oyunun kurallarını değiştirecek.”
Diğer şirketler zaten bu enerji depolama teknolojisinin peşindeler. Raporlara göre, Çinli Shenzhen Toomen New Energy şirketi, lityum pillerle aynı enerji yoğunluğuna sahip bir kapasitör geliştirdi. Çinli şirket, Güç Kapasitör teknolojisini geliştirmek için Belçika enerji araştırma şirketi Altrenovic NV’nin bölümü olan Kurt Energy ile ortaklık kurdu. Kurt Energy’nin yaptığı basın açıklamasına göre teknoloji, lityum iyon pillere benzer şekilde 80 ila 230 Wh/kg arasında değişen enerji yoğunlukları üretebilir.
Güç Kapasitör, lityum iyon pili ile standart karbon bazlı bir süper kapasitörün birleştiği hibrit bir tasarıma dayanmaktadır. Bir lityum elektrodu ve bir grafen-varyant elektrodu vardır. SuperBattery’ de olduğu gibi, Güç Kapasitörleri statik elektrikle şarj olur. Hızlı şarj ve deşarj sağlar fakat lityum iyon pillerinin aksine, lityum iyonları serbestçe akmaz. Bu, lityum iyon pillerle ilgili en önemli sorunlar biri olan potansiyel olarak patlayıcı dendritlerin oluşumunu önler. Ayrıca pilin yırtılması kimyasal bir sızıntıya neden olmaz.
Raporlara göre; Güç Kapasitör hücreleri şu anda üretimde ve arkalarındaki şirketler, ölçeklendirilebilmeleri için finansman bekliyor.
Kaynak: azom.com
