Yeni bilgiler enerji değişimini hızlandırabilir ve EV bataryalarının daha uzun süre dayanmasını sağlayabilir.
Eski cep telefonlarındaki pil ölüm oranının daha yavaş olması, yaşla birlikte pil kapasitesindeki doğal düşüşten kaynaklanıyor. Bununla birlikte, bu yaygın olaya ilişkin anlayışımız kapsamlı olmaktan da uzak. Akülerin kendiliğinden boşalmasının ardındaki gerçek neden Colorado Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından ortaya çıkarıldı.
Enerji depolama teknolojisinin ilerlemesi ve elektrikli araçlar için geliştirilmiş bataryaların geliştirilmesi, bu bulguların her ikisine de yardımcı olabilir ve temiz enerjiye geçişi hızlandırabilir.
Çalışmanın sorumlu yazarı Michael Toney, “Lityum-iyon pillerin bozulmasında rol oynayan moleküler düzeydeki süreçler daha iyi anlaşılıyor ve bu da bu pillerin ilerlemesine yardımcı oluyor” dedi. “Enerji altyapımızı fosil yakıtlardan yenilenebilir enerji kaynaklarına geçirmek çok önemli ve daha iyi bir batarya bu süreçte kilit bir bileşen.”
Mühendisler uzun süredir, en popüler şarj edilebilir pil türü olan lityum-iyon pilleri kobalt olmadan yapmanın bir yolunu bulmaya çalışıyorlar. Kıt ve pahalı bir malzeme olan kobaltın çıkarılmasıyla ilgili ciddi insan hakları ve çevre sorunları var. Dünyadaki kobaltın yarısından fazlası, çok sayıda çocuğun madenci olarak çalıştığı Demokratik Kongo Cumhuriyeti’nden gelmektedir.
Lityum-iyon pillerde kobaltın nikel ve magnezyum ile ikame edilmesine yönelik girişimler şimdiye kadar bilim insanları tarafından yapılmıştır. Bu pillerde daha da büyük bir kendi kendine deşarj oranı vardır. Kendi kendine deşarj, depolanan enerji azaldığında ve pilin iç kimyasal etkileşimleri nedeniyle pilin kapasitesi zamanla bozulduğunda meydana gelir. Çoğu elektrikli araç aküsü, kendi kendine deşarj nedeniyle değiştirilmeleri gerekmeden önce yedi ila on yıllık bir kullanım ömrüne sahiptir.
Toney ve Enstitü’deki meslektaşları, kendi kendine deşarjı neyin tetiklediğini belirlemek amacıyla veri toplamaya başladı. Elektrolit, standart bir lityum-iyon pilin anot ve katotu arasında yük taşıyan lityum iyonlarının hareketini kolaylaştıran ortamdır. Elektronik aygıtlar, bu yüklü iyonların akışıyla oluşan elektrik akımından güç alır. Pil şarj edildiğinde, yüklü iyonların akışı tersine döner ve anoda geri gönderilirler.
Bir düşünce ekolü, şarj edilmiş lityum iyonlarının şarj edildikten sonra her zaman anoda geri dönmemesi nedeniyle pillerin kendi kendine deşarj olduğunu ve akım üretmek için daha az iyon ve dolayısıyla daha az güç bıraktığını savunuyordu.
Araştırma ekibi tarafından Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan güçlü bir X-ışını makinesi olan Gelişmiş Foton Kaynağı kullanılarak keşfedilen bu durum, pilin elektrolitindeki hidrojen moleküllerinin katoda göç ederek normalde lityum iyonları tarafından bağlanan boşlukları işgal etmesine neden oluyor. Lityum iyonlarının katoda bağlanması için daha az alan olduğundan, elektrik akımı daha zayıf olur ve pilin kapasitesi azalır.
2021 yılında, ABD’nin emisyonlarının %28’i ulaşımdan kaynaklandı ve bu da onu genel olarak sera gazı emisyonlarına en büyük katkıda bulunan şirket haline getirdi. Birçok otomotiv şirketi, kirliliği azaltmak amacıyla benzinle çalışan araç üretimini durdurma ve elektrikli araç (EV) üretimini artırma sözü verdi. Ancak geleneksel araçlara kıyasla elektrikli araçların batarya ömrü daha kısa, üretim maliyetleri daha yüksek ve sürüş menzilleri daha kısıtlıdır.
Amerikan pazarında, tamamen elektrikli bir aracın ortalama menzili 250 mil olup, bu da benzinle çalışan bir araçtan yaklaşık %60 daha uzundur. Toney’e göre tüm bu sorunlar yeni çalışma ile çözülebilir.
Uzun menzilli otomobiller her kesimden alıcı için caziptir. Daha az kobalt içeren bataryaların daha uzun menziller sunabileceği doğru olsa da, hızlı bir şekilde bozulmamalarını sağlamak çok önemlidir. Kobaltın azaltılmasının maliyet düşürme, insan hakları ve enerji adaleti konularında yardımcı olabileceğini de sözlerine ekledi.
Mühendisler kendi kendine deşarjın nasıl işlediğini kesin olarak anladıktan sonra, farklı bir elektrolit kullanmak veya katodu hidrojen moleküllerini engelleyen bir maddeyle kaplamak gibi potansiyel çözümleri araştırabilirler. Toney, bataryaları neyin bozduğunu bulduktan sonra, “Artık bataryalarda tasarım yaparken neyin iyileştirilmesi gerektiğini anlıyoruz” dedi. Bu bilgiler batarya kimyası camiasıyla paylaşılacak.
Kaynak: autotech.news/researchers-at-university-of-colorado-discover-the-actual-cause-of-battery-self-discharge/
