Honda'nın Katı Hal Pil Atılımının Arkasındaki Bilim

Honda'nın Katı Hal Pil Atılımının Arkasındaki Bilim

Toyota katı hal devrimini başlattı, ancak Honda bunu tamamlayabilir. Japon otomobil üreticisi, Ocak 2025'te katı hal elektrikli araç pilleri üretmeye başlayacağını duyurarak otomotiv dünyasını şok etti. Yıllar süren araştırmalara ve milyarlarca dolara rağmen, henüz hiçbir şirket bir üretim hattı kurmayı başaramadı.

Honda, son yıllarda katı hal pil (SSB) üretiminin gelişiyle ilgili ipuçları veriyordu ve proje artık resmen başladı. Japonya'daki Sakura tesisinde bulunan yeni tesis, yeni nesil elektrikli araç pillerinin geliştirilmesini desteklemek için gerekli üretim süreçlerini doğrulamaya odaklanıyor. Yaklaşık 43 milyar yen (yaklaşık 287 milyon dolar) toplam yatırımla bu tesis, Honda'ya katı hal teknolojisinin pratik potansiyelini göstermede erken bir avantaj sağlıyor.

Katı hal pilleri, Chrysler'in Turbine aracına harcadığı uzun yıllar ve dolarlara benzer şekilde, sektör genelinde maliyetli bir çılgınlık gibi görünmeye başladı. Ancak Honda, birkaç hafta içinde bir fabrikayı faaliyete geçireceğini iddialı bir şekilde duyurdu. Toyota, katı hal devrimini on yıldan uzun bir süre önce başlattı, ancak ilerlemesi neredeyse çıldırtıcı derecede yavaştı. Honda'nın açıklamaları doğruysa, katı hal teknolojisinin ihtişamını Toyota'dan çalabilir.

Size mümkün olan en güncel ve doğru bilgileri sunmak için, bu makaleyi derlemek için kullanılan veriler Honda ve diğer yetkili kaynaklardan alınmıştır.

Akü Üretiminde Devrim: Honda'nın Tanıtım Hattı

Herkes ASSB ile çalışan Honda'lar (kısaltması "Tamamen Katı Hal Akü" anlamına gelir) konusunda çok heyecanlanmadan önce, Honda'nın fabrikası tam boyutlu bir üretim fabrikası olmaktan ziyade bir tanıtım hattıdır. Ancak bu, otomobil boyutundaki SSB'lerin geliştirilmesinde büyük bir adımı temsil ediyor. Başka hiçbir şirket, boyutu ne olursa olsun bir SSB fabrikasını faaliyete geçirmeyi başaramadı. Birçok büyük şirket, inşaat halinde fabrikaları olduğunu iddia etti, ancak hepsi de açılış tarihlerini belirsiz bir gelecekte açıkladı.

Seri Üretim İçin Zemin Hazırlanıyor

Honda bu tesisi resmi olarak "tanıtım hattı" olarak adlandırıyor. Tochigi Eyaleti, Sakura şehrinde bulunan bu fabrika, 27.400 m² (295.000 ft²) alana sahip. Kısmen, adından da anlaşılacağı gibi bir hükümet girişimi olan Japonya Yeşil İnovasyon Fonu tarafından finanse edildi.

Honda, tesisi donatmakta hiç vakit kaybetmedi. Binalar 2024 baharında tamamlandı. Çatı henüz bir yıldır çakılmamış olsa da Honda, üretim ekipmanlarının kurulumunu neredeyse tamamladı. Yine de, Honda'nın katı hal pilleri hakkında sadece basın bültenleri yayınlamak yerine, bunları gerçekten üretmeye hazırlandığı yeterince vurgulanamaz. Bu, Honda'yı sektördeki diğer herkesin önüne geçiriyor.

Honda, Gelecek Yılın Pillerini Değil, Geleceğin Pillerini Üretiyor

Honda'nın duyurusunun en çarpıcı kısmı tarih. Üretimin Ocak 2025'te başlaması planlanıyor. Honda, seri üretim tekniklerini ve maliyetlerini doğrulamaya odaklanacak. Buna göre, Sakura City tesisi, elektrot malzemelerinin tartılması ve karıştırılması, kaplama ve silindir presleme ve modül montajında kullanılan teknolojileri bünyesinde barındırıyor.

Seri üretim, ASSB gelişiminin önündeki en büyük engellerden biri olmuştur. Çeşitli şirketler çalışan pil prototipleri üretti ve birçoğu da fabrikalarının inşaat halinde olduğunu duyurdu. Ancak Honda, üretim tarihi birkaç yıl yerine birkaç hafta sonra olan tek şirkettir.

Silindir Presleme: Yeni Nesil Pil Verimliliğinin Anahtarı

Honda, akülerini birbirine bastırarak daha iyi çalışmalarını sağlıyor ve üretim maliyetlerini düşürüyor.

Honda, katı hal akülerinin başlıca sorunlarından biri olan dendritleri önlemenin bir yolunu geliştirdi. Bu yöntem, kristallerin oluşacağı alanın üzerine plastik bir bariyer koyuyor.

Honda'nın bir üretim hattı kurmaya hazır olması şaşırtıcı değil. Diğer otomobil üreticileri, katı hal akülerinin menzili veya tahmini kullanım ömrü hakkında basın bültenleri yayınlarken, Honda zaten üretim tekniklerindeki çeşitli gelişmeleri duyuruyordu. En büyük gelişmelerinden biri, akülerini rulo presleme tekniğiydi; bu teknik hem üretimi kolaylaştırıyor hem de akülerin kendilerini geliştiriyor.

Katı Hal İnovasyonuyla İlerlemek

Honda'nın katı hal akülerindeki en büyük atılımlarından biri rulo presleme tekniğiydi. Bu, esasen katı hal akülerinin montaj sırasında birbirine preslenmesi anlamına geliyor. Honda'nın rulo presleme tekniği, katı elektrolit katmanlarının yoğunluğunu artırarak enerji verimliliğini artırıyor.

"Yoğunluk" ve "elektrot teması", araba büyüklüğündeki YSB'lerin yola çıkmasını engelleyen en büyük iki sorun olmuştur. Çoğu akü türü, enerjisini sıvı veya macun içinde depolar; bu macun, bulunduğu alana doğal olarak uyum sağlar ve elektriğin aktığı elektrotlarla neredeyse mükemmel bir temas sağlar. Katı hal aküler (adından da anlaşılacağı gibi), enerjisini genellikle toz olan katı bir elektrolitte depolar.

Tüm tozlarda olduğu gibi, katı hal elektrolitleri de küçük hava boşluklarıyla doludur. Ve elbette, elektrik, akülerin içinde ark oluşturmadığı sürece havadan geçemez; bu da istenmeyen bir durumdur. Aküleri birbirine bastırmak (diğer birleştirme yöntemlerinin aksine), havayı ve boşlukları kelimenin tam anlamıyla sıkıştırır. Sonuç olarak, katı elektrolit, akünün elektrotlarıyla mükemmel (veya mümkün olduğunca mükemmele yakın) bir temas sağlar.

Ayrıca, aküleri preslemek üretim süresini hızlandırır. Kaynak ve diğer yöntemler, aküleri birbirine bastıran bir presten geçirmekten çok daha uzun sürer. Honda ayrıca pillerin soğutma yapılarını basitleştirmeyi hedefliyor. Lityum iyon pillerin aksine, ASSB'ler oldukça ısıya dayanıklıdır. Yani ısı onlara kolayca zarar vermez. Elbette, SSB'lerin de soğuk tutulması gerekir. Ancak, doğal ısı dirençleri, Honda'nın pillerin soğutma sistemlerini basitleştirmesine olanak tanır.

Honda, Basit Bir Plastik Levhayla Pil Ömrünü Uzatıyor

Honda ayrıca dendritleri önlemenin bir yolunu geliştirerek katı hal pillerinin daha uzun süre dayanmasını sağladı. Çözüm o kadar basit ki işe yaramamalı: Dendritlerin büyüyeceği yere (elektriğin içinden akmasına izin verecek kadar ince) bir plastik tabaka koymak.

Dendritler, lityumun pilin içindeki çeşitli bileşiklerden ayrılmasıyla oluşan küçük, dikenli lityum kristalleridir. Büyüdükçe, pilin iç yapılarını delerek içeriden tahrip ederler. Dendritler, pilin elektrotlarındaki küçük çatlaklardan büyümeye başlar (Her pilin elektrotları zamanla mikro çatlaklar oluşturur. Bu, metalin sıcaklık değişimleriyle tekrar tekrar genişleyip daralmasının kaçınılmaz bir sonucudur). Honda'nın polimer bariyeri, pilin içindeki lityumun elektrota temas etmesini engeller; bu da dendrit kristallerinin kök salabileceği bir yer olmadığı anlamına gelir.

Dendritler, katı hal pillerinin eskiyip ölmesinin temel nedenlerinden biridir. Elbette, ince bir polimerin sonsuza kadar dayanacağını iddia etmek gerçekçi değildir. Yine de, pilin ömrüne yıllar ekleyebilir.

Ölçeklendirme: Elektrikli Araçlardan Uçaklara

• Honda, her yerde bulunan sandık motorları gibi, katı hal güç sistemlerini de karada, denizde, havada ve hatta uzayda kullanıma uygun hale getirmeyi hedefliyor.

• Honda, ölçek ekonomisi elde etmek için yeterli sayıda katı hal güç ünitesi (SSB) üreterek uygun fiyatlı hale getirmeyi hedefliyor.

Honda uzun zamandır "araba üreten bir motor şirketi" olarak tanımlanıyor. Nitekim Honda, motosiklet bölümünü otomobillere açılmadan çok önce geliştirdi. Honda, bugüne kadar tüm otomotiv endüstrisindeki en güçlü sandık motoru bölümlerinden birine sahip. Elbette her otomobil üreticisi sandık motoru üretiyor. Ancak Honda'nın motorları yerin derinliklerinde, uzayda, sayısız elektrikli alette ve bunların arasında her yerde kullanıldı. İçten yanmalı motorlar yerini elektrikli araçlara bırakırken, Honda güç sistemlerindeki gelecekteki hakimiyetini şimdiden garantiliyor.

Mobilite Sektörlerinde Uygulamaları Genişletmek

Honda, hem karada hem de havada kullanılmak üzere katı hal pilleri geliştiriyor. İşler planlandığı gibi giderse, Honda'nın katı hal pilleri arabalara, kamyonlara, motosikletlere ve uçaklara güç sağlayacak. (Honda ayrıca SSB'leri gemilere uyarlamayı planlıyor olabilir, ancak gemiler batmadıkça nadiren manşetlere çıktığı için bu girişim hakkında basın bültenleri yayınlamaktan kaçınıyor.) Başka bir deyişle, Honda, motorlarının halihazırda gittiği her yere katı hal pilleri yerleştirmeyi planlıyor.

Salt Hacimle Maliyeti Düşürmek

Elbette, bir diğer SSB engeli (birçok engel var) maliyet. Şu anda, her potansiyel pil üreticisi, SSB'lerin üretiminin maliyetli olduğunu ve muhtemelen bir süre daha böyle kalacağını iddia ediyor. Nitekim Samsung, SSB'lerini yalnızca lüks araçlarda kullanılmak üzere satacağını duyurarak tüm uygun fiyatlılık sorunlarından ustalıkla kaçındı.

Honda'nın buna cevabı, herhangi bir ekonomi ders kitabının 1. Ünitesinden fırlamış gibi: ölçek ekonomileri. Bu, şimdiye kadar yola elverişliliği kanıtlanmamış bir teknoloji için etkileyici bir kumar. Honda, henüz hiç kimse katı hal pilli bir araba almamış olmasına rağmen, katı hal pillerini hızla üretmek için yatırım yapmayı planlıyor.

Ancak, katı hal pilleri uzun zamandır dile getirilen beklentileri karşılarsa, satılmaları kolay olabilir. TopSpeed'in kendi okuyucuları, insanların elektrikli araçlara geçmemesindeki en büyük nedenin menzil olduğunu, maliyet ve şarj süresinin ise onları hemen takip ettiğini doğruladı. Katı hal pilleri bu iki sorunu da ortadan kaldırabilir. Menzil tahminleri üreticiden üreticiye değişse de her zaman en az 800 kilometredir. Çoğu üretici, şarj başına 950 ila 1450 kilometre arasında menzil sağladığını iddia ediyor; bu da dolu depo yakıtla çalışan herhangi bir içten yanmalı motorlu aracın çok ötesinde. Ayrıca, katı hal pilleri (SSB) hızlı şarja karşı lityum iyon pillerden çok daha dayanıklıdır. SSB ile çalışan bir araç, yakıt pompasında içten yanmalı motorlu bir araçtan neredeyse hiç şarj süresi gerektirmez.

2050'ye Kadar Karbon Nötrlüğü Vizyonu

• Honda, 2050 yılına kadar karbon nötr olmayı hedefliyor.

• Honda, 2040 yılına kadar yalnızca elektrikli araçlar (hem bataryalı hem de hidrojenli) üretmeyi planlıyor.

Karbon nötrlüğü, kurumsal basın bültenlerindeki en büyük trendlerden biri haline geldi ve Honda da bir istisna değil. Bu, 1970'lerde hem yakıt tasarruflu hem de eğlenceli araçlarla Amerikan otomobil alıcılarını kazanan şirket için doğal bir ilerleme. Bu iki kategori, Amerikan otomobil üreticilerinin asla uzlaştıramadığı iki kategoriydi. (Amerikan otomobil üreticileri, otomobil alıcılarına Chevette gibi cezalandırıcı ekonomik araçlar sunarken, Honda Civic gibi hızlı kompakt araçlar sundu.)

21. yüzyılda bile, Amerikan otomobil üreticileri, tüm bir Küçükler Ligi takımını barındıracak kadar büyük olmayan çoğu aracı elden çıkarmaya devam ediyor. Bu nedenle Honda'nın, belirsiz bir geleceğe kadar uzanan bir son tarih koymadan karbon nötrlüğü hedeflemesi doğaldır.

Sürdürülebilir Enerji Çözümleriyle Geleceği Yönlendirmek

Honda'nın elektrikli araçlarla olan geçmişi, en yakın rakibi Toyota'nınkiyle büyük ölçüde paralellik gösteriyor. Toyota, birkaç dağınık ve kısa ömürlü elektrikli araç ürettikten sonra, nihayet yetenekli ancak pek de başarılı olmayan bZ4X SUV'yi piyasaya süren Toyota'dan birkaç yıl önce elektrikli araç üretmeye başladı. Bunun yerine Toyota, kazançlı hibrit araçlarına ve bazen de hayalperest hidrojen yakıt hücreli araçlarına daha fazla odaklandı.

Honda'nın elektrikli araçlarla olan geçmişi de aynı. Nitekim iki şirket de ilk FCEV'lerini aynı yıl piyasaya sürdü. Ancak Honda (Toyota gibi) şimdi elektrikli araç serisini genişletiyor.

Honda, Son ICE Otomobilini Sadece 15 Yıl İçinde Üretebilir

Otomobil üreticilerinin yakın (ama çok da uzak olmayan) bir gelecekte tüm içten yanmalı motorları sonlandıracaklarını veya en azından içten yanmalı motorları küçük bir nişle sınırlayacaklarını duyurmaları şu anda moda haline geliyor. Honda da bir istisna değil. Şirket, resmi olarak 2040 yılına kadar tüm bataryalı elektrikli ve yakıt hücreli araçları üretmeyi hedefliyor. Katı hal pilleri, elektrikli araçları birçok kişinin garajından uzak tutan birçok sorunu ortadan kaldırdığı için Honda'nın planının önemli bir parçası.

Katı hal pillerinin yüksek ısı toleransı, pil soğutma sorununu basitleştiriyor. Tüm piller, hızlı şarj sırasında veya büyük güç dalgalanmaları gönderirken (örneğin, sürücü gaz pedalına bastığında) ısınır. Ayrıca, elektrikli araçların ömrünün çoğunu açık havada geçirdiğini ve ortam ısısının, kullanılmasa bile pilin ömrünü kısaltabileceğini belirtmek neredeyse gereksiz.

Honda Başkanı Keiji Otsu'nun da belirttiği gibi: "Tamamen katı hal piller, elektrikli araç çağında ezber bozan bir unsur ve Honda'nın elektrifikasyonda liderliğe dönüşümünü hızlandırıyor." Herhangi bir şirket yöneticisinin katı hal pillerinden bahsederken en az bir kez "ezber bozan" demeden geçmesi gerçekten imkansız. Ancak Honda, bu değişimi "ezber bozan"a dönüştürebilir.

Kaynak: TS