Katı Hal Pillerin (Solid-State Batteries) Artıları ve Eksileri

Katı Hal Pillerin (Solid-State Batteries) Artıları ve Eksileri (SSB)

Katı hal piller, teknolojide büyük bir sıçramadır ve otomobil endüstrisi bunu tüm kalbiyle benimsiyor. GM, Volkswagen ve diğerleri, önümüzdeki on yılda SSB teknolojilerine önemli miktarlarda yatırım yapıyor. SSB'ler daha hafiftir, daha güvenlidir, daha hızlı şarj olur ve geleneksel lityum iyon pillere göre daha uzun ömürlüdür. Peki, neden her üretici bunları kullanmıyor?

Katı hal Piller hala nispeten yeni bir teknolojidir. Bunları büyük ölçekte oluşturmak ve üretmek, kendi zorluklarını da beraberinde getirdi. Bu pillerin maliyeti çok daha fazla ve elektrikli araç fiyat etiketleri otomobil dünyasındaki en yüksek fiyatlardan biri olsa da, bu piller şu anda gerçekten mümkün değil. Katı bir elektrolit için güvenilir bir adayın azlığı da bir rol oynar. Katı hal piller bir gün otomobil endüstrisini yönetecekse, bu zorlukların üstesinden gelinmesi gerekiyor. Bu artı ve eksilerden bazılarına ayrıntılı olarak bakalım.

Katı Hal Piller EV Aralığını Önemli Ölçüde Uzatır

Geçen yılın sonlarında NASA, üzerinde çalıştığı katı hal pil teknolojisinin bir kısmını açıkladı. NASA'nın pilinin, şu anda tipik bir EV'de bulunan lityum iyon pillerin iki katı enerji yoğunluğuna sahip olduğu bildiriliyor. Bunu, Gelişmiş Yeniden Şarj Edilebilirlik ve Güvenlik için yenilikçi Katı Hal Mimarisi Pilleri veya (SABERS) ile başardılar. SABERS, sürdürülebilir bir uçak yapmak için geliştiriliyor, ancak bir Lucid Air satın aldığınızı ve 1.000 mil boyunca durmak zorunda kalmayacağınızı hayal edin. Cehennem, 400 millik bir Chevy Bolt bile dramatik bir gelişme olurdu. Hiç şüphe yok ki, katı hal piller menzil endişesini neredeyse tamamen ortadan kaldıracaktır.

Daha fazla menzile sahip olmanın yanı sıra daha hızlı şarj da edebilirsiniz. Alanında lider olan QuantumScape, katı hal pil teknolojisinin art arda 400 defadan fazla olmak üzere sadece on beş dakikada yüzde 10-80 oranında şarj kapasitesi ürettiğini iddia etti. Şirket, yakın zamanda, yalnızca önümüzdeki birkaç yıl içinde katı hal pillere sahip araçlar geliştirmek için Volkswagen ile bir ortaklığa girdi. Bu bilim meraklılarının matematiği doğruysa, bu, şu anda 250 millik bir menzile sahip olan ID.4'e hem menzil hem de şarj etme yeteneklerinde çok ihtiyaç duyulan bir artışı sağlamalıdır.

Her Şeyin Olduğu Gibi Bunun da Bir Bedeli Vardır

Böylesine muazzam bir avantajla, Katı hal pillerin ortaya çıkışını olumlu dışında bir şey olarak hayal etmek zor, ancak büyük Mark Frost'un bir zamanlar dediği gibi “karanlık olmadan ışık olamaz”. Katı hal pil yapma süreci karmaşıktır. Pil, enerjiyi katottan anoda aktarmak için sıvı elektrolit kullanmadığından veya tam tersi olduğundan, onun yerini alacak katı bir elektrolit olması gerekir. Bu tür bir teknoloji için malzemeler az bulunur ve çok pahalıdır.

Bunun da ötesinde, üretim sürecinde kullanılan standart bir malzeme ve bunların yapıldığı standart bir süreç yoktur. Bu, seri üretimlerini son derece zorlaştırır. Bazı tahminler, Katı Hal pillerinin geleneksel lityum iyon pillerin fiyatının üç-dört katı olduğunu gösteriyor. En üst düzey bir model için zaten 200.000 $'a kadar mal olabilecek bir araçtan bahsederken bu maliyetler eklenebilir. Tasarruf, eklenen mesafeye ve daha hızlı şarj etmeye değer mi? Buna tüketiciler karar verecek ve muhtemelen şanslarını elde edecekler. GM, Toyota ve Mercedes dahil olmak üzere birçok büyük otomobil üreticisi, menzili ve şarj etme kapasitelerini artırma umuduyla katı hal pil teknolojisine büyük yatırımlar yaptı.

Katı Hal Piller Daha Az Patlama Demektir

Lityum-iyon piller, yıllar boyunca bazı oldukça unutulmaz patlamalar yarattı. Bunlar genellikle erken dönemde ve genellikle EV şüphecileri tarafından ve iyi bir nedenle savunulur. Hepimiz Galaxy Note 7'nin geri çağrılmasını hatırlıyoruz. Bunu yapmazsanız, yeni bir sekme açın ve YouTube'da birkaç dakika gezinin, buna değer. Ve cebinizde patlayan telefonlar buzdağının sadece görünen kısmı. Daha yakın bir tarihte, Bronx'ta çıkan bir yangın, bir apartmanda bir elektrikli scooter pilinin patlamasının ardından 200 itfaiyecinin ilgilenmesini gerektirdi. Bu, geçen yıl yalnızca New York'ta lityum pillerden çıkan 200'den fazla yangının yalnızca bir örneği ve bu, elektrikli araç standartlarına göre küçük bir pil. Altı fit uzunluğunda, 1.000 kiloluk piliyle Chevy E-Crate yapılırsa veya yanlış takılırsa ne olur? Chevy Bolt için olduğu gibi bir geri çağırma şirket için ve daha da önemlisi eski K-10'larını canlandırmak isteyen otomobil tutkunları için yıkıcı olabilir. Katı hal pillerinin bu büyük sorunu çözme olasılığı, bence çoğu insan hemfikirdir, keşfedilmeye değer. Kalp pillerinin çoğunun katı hal pilleri kullanmasının bir nedeni vardır. Bu piller uygun ölçekte üretilebilirse, büyükbaba kalbinin ve arabasının beklenmedik bir şekilde pes etmeyeceğini bilerek rahat edebilir.

Yeni Teknoloji Bir Laboratuvarda Harika Çalışıyor, Peki Ya Gerçek Dünya?

Bu makalenin başlarında, NASA ve SABERS bataryasından alıntı yaptım. Bir laboratuvar ortamında muazzam miktarda başarı elde edilmiştir. Toyota'nın kendisi şu anda katı hal pil teknolojisiyle ilgili 1.600'den fazla patente sahiptir ve yine laboratuvarda başarılıdır. Ancak bu nasıl yola elverişli bir araca dönüşüyor ve gerçekten de öyle mi? Cevap sağlam, belki. Şu anda çoğu otomobil üreticisi, katı hal bataryalı elektrikli araçlarını on yılın sonuna doğru veya daha sonra piyasaya sürmeyi planlıyor. Bu, onları desteklemek için somut bir şeye ihtiyaç duymadan, spekülasyon ve cesur iddialar için çok zaman bırakır. Ancak Baoya adlı bir Çinli şirket, bu yıl içinde bir tane piyasaya sürmeyi planlıyor. Baoya FB77, sedan pazarında katı hal bataryalı ilk seri üretim araç olmayı hedefliyor. Şimdiye kadar, taç için tek yarışmacı, Almanya'da katı hal pili içeren bir elektrikli otobüs üreten Mercedes. Üstesinden gelinmesi gereken zorluk ısıdır. Bu otobüste kullanılan batarya 175 derece civarında çalışıyor. Bu, Florida'da bir yaz gününde onu kesmeyecek. Katı hal pilleri kullanan tüm EV'ler için en büyük zorluk bu olabilir. Şimdiye kadar yapılan tüm iddia ve tahminler, pillerin daha hafif ve daha yoğun olduğundan ve bu ayrımın daha az yer kaplamasını sağlayacağından bahsetmişti. Ancak ekstra soğutmaya ihtiyaç varsa, pil alanını soğutma alanıyla değiştiriyor olabiliriz.

Bir Katı Hal Pil Ne Kadar Sürer?

Elektrikli araçların geleneksel bir içten yanmalı araçtan daha uzun süre dayanmasının beklendiği bu noktada neredeyse yaygın bir bilgidir. Şu anda hükümet, EV'lerin sekiz yıl veya 100.000 mil garanti taşımasını şart koşuyor. California bir adım daha ileri gitti ve 10 yıl veya 150.000 mil yaptı. Bu, otomobil üreticilerinden herhangi birinin tamamen elektrikli bir geleceğe ilerlemesini engellememiş gibi görünüyor, bu nedenle iddiaların arkasında bir miktar ağırlık var. Tüm EV'lerin şu anda lityum iyon piller olduğu göz önüne alındığında, bu, katı hal pillerden neler bekleyebileceğimiz hakkında ne söylüyor? Katı elektrolitli pillerin lityum iyonlarından 2-3 kat daha yoğun olduğu iddia edilmektedir ve bazı testler pillerin iki kat daha uzun veya daha uzun süre dayanabildiklerini göstermiştir. Daha önce de belirttiğim gibi yeni teknolojinin henüz laboratuvar aşamasındayız ancak bu testler gerçek dünyaya tercüme edilirse elektrikli araçların geleceği çok parlak görünüyor.

Kaynak: TopSpeed