Elektrikli araçlara yönelik piller: daha ucuz ve daha büyük – yeni teknik çözümler

Elektrikli araçların yayılmasını engelleyen temel sorunlardan biri de bataryalara bağlı olan menzildir. Bugün elimizde en çok ne var? Bunlar, en iyi koşullar altında, yani yaz aylarında, minimum sayıda enerji tüketicisi ile VIP sınıfı bir otomobilde yaklaşık 700 km kilometre kat edebilen lityum iyon pillerdir. Geleneksel elektrikli otomobillerde ise bu rakam daha da az, hatta iki katından fazla.


Buradan pil tasarımcılarının ve elektrikli otomobil üreticilerinin hedefinin en az 1000 km menzili garanti eden ucuz bir pil yaratmak olduğu açıkça görülüyor. Araştırmacılar, bir ürün geliştirirken en iyi seçeneğin yüksek kapasiteli silikon kullanmak olduğuna ikna oldular. Evet, bu kimyasal element pil üretiminde aktif olarak kullanılmaya başlandı. Ancak beklenmedik bir şekilde silikon “dolgulu” pillerin yaygın kullanımını engelleyen sorunlar ortaya çıktı.

Çözülmemiş sorun

Belirli zorluklarla ilişkilidir: Si, şarj sırasında 3 kat (bazen daha fazla) genişler ve kullanımdan sonra orijinal boyutlarına geri döner. Bu durum bataryanın arabadaki pratik uygulaması açısından bir soruna neden olur. Çözümü silikon nanopartiküllerdedir. Ancak bu malzeme ve üretim süreci oldukça pahalıdır.


Daha sonra konsolidasyon yolunu tuttuk ve mikro elementleri kullanmaya başladık. Daha büyükler, ancak üretimi daha ucuz. Ancak asıl sorun devam etti: anot malzemesinin genleşmesi. Nasıl çözeceksin?

Araştırma ve sonuçlar

Pohang'daki bir bilim üniversitesi olan POBTEK'te çalışan, “aktivistleri” S. Park, Dr. H. Bin ve Ph.D. M. Jae olan Güney Koreli bir grup bilim insanı, çözümlerini önerdi. Jel formundaki Si mikropartiküllerini ve polimer elektrolitleri kullanan bir lityum iyon pil oluşturdular. İyonların “+” ile “-” arasındaki hareketini sağlayan en önemli bileşendir. Polimer bir yapıya sahiptir ve mevcut sıvı elektrolitler için söylenemeyecek olan proses stabilitesini garanti eder.


Bilim insanları silikon mikropartikülleri ve jeli bağlamak için bir elektron ışını kullandılar. Bu etkinin bir sonucu olarak Si'nin genleşmesinin neden olduğu stres ortadan kalkar: lityum iyon pilin hacmi fazla değişmez ancak yapısal stabilite artar. Geleneksel olarak kullanılan nano elementlerden yüz kat daha büyük olan silikon mikro parçacıklara sahip piller daha iyi stabilite göstermiştir. Ek olarak, yeni pil, sıvı elektrolitin doğasında bulunan iyi iyon iletkenliğini gösterdi ve bu da enerji yoğunluğunda %40 oranında bir artışa yol açtı.

Yeni pilin bilimsel özüne girmeden, daha basit bir şekilde söyleyebiliriz; böyle bir pil, daha düşük üretim maliyetleriyle daha uzun kilometre (1000 km'ye kadar) garanti eder. Hatırlatalım: Güney Kore'de bu tür sonuçlar elde edildi, peki ya rakipler ve her şeyden önce Çin? Orada da uyumuyorlar ve pil kapasitesini artırmak ve maliyetini düşürmek için kendi seçeneklerini sunuyorlar.

AESC Grubunu tasavvur edin

Bu, bu yıl Nissan Leaf için büyük ölçekli araba aküsü üretimine başlayacağını açıklayan Çin'den bir şirket. En az 1000 km güç rezervi sağlamaları bekleniyor. Ve temelde yeni bir teknik çözümden bahsetmiyoruz: “sadece” şirket bataryadaki hücre sayısını ve düzenini revize ediyor.


Çinliler yeni pillerin üretimini alışılmadık görünen anavatanlarında değil, Ibaraki Eyaletinde (Japonya) organize edecekler. Envision AESC Group, geliştirdikleri pillerin aynı boyutlarda iki kat kapasiteye sahip olacağını iddia ediyor.


Şarj süresi kısalacak: 20 dakikadan az olacak. Ancak ağırlık artacak: örneğin, biliniyordu: GMC Hummer EV için 247 kWh kapasiteli benzer bir pilin ağırlığı 1300 kg'dan fazla.