Yeni geliştirilen silikon anot piller elektrikli otomobil şarj sürelerinde devrim yaratacağa benziyor. Büyük oranda silikon olan gözenekli filmler daha fazla lityum iyonu tutabiliyor ve bu iyonları süper hızlı bir şekilde hareket ettirebiliyorlar. Ayrıca üretim maliyeti olarak oldukça da ucuzlar. Pil üretici firmalar yıllardır lityum iyon pillerdeki grafit anodu, elektrikli araçlara çok daha uzun menzile kavuşturacak silikondan yapılmış bir versiyonla değiştirmeye çalışıyor. Silikon anotlu bazı piller giyilebilir teknoloji ve diğer elektronik cihazlar için git gide tüketicinin kullanacağı bir döneme doğru yaklaşmakta. Bir dizi şirketin geliştirmiş olduğu bu silikon bakımından zengin anotlar için yapım tekniği tipik olarak silikon oksit veya silikon ve karbon karışımı kullanılmasından oluşmakta.
Silikon anot pillerle elektrikli otomobillere 5 dakika şarj yetecek
Ayrıca eğer okumadıysanız bu da ilginizi çekebilir : Elektrikli Otomobiller Benzinli ya da Dizelden Neden Daha İyi?
Ancak California’da bulunan Enevate teknoloji şirketi, esas olarak saf silikondan yapılmış gözenekli bir film kullanıyor. Ucuz olmasının yanı sıra, kurucu ve baş teknoloji sorumlusu Benjamin Park’ın 10 yıldan fazla bir süredir gelişmek için harcadığı yeni anot malzemesi, günümüzün elektrikli araçlarının tek bir şarjla %30 daha fazla menzile sahip bir elektrikli araç olmalarını sağlayacak nitelikte. Dahası, Enevate şirketinin öngörüsüne göre 400 km sürüş menzili için 5 dakika şarj yeterli olacak. Daha fazla bilgi için 2020-2030 Elektrikli Araçlar – Lityum İyon Piller hakkındaki IDTechEx raporuna da bakabilirsiniz.
Ayrıca eğer okumadıysanız bu da ilginizi çekebilir : Mısır ekimi öncesi toprak hazırlığı nasıl yapılır?
Akü ve otomotiv sektöründeki büyük isimler bu teknolojiyi merakla beklemekte. Otomobil üreticileri olan Renault, Nissan ve Mitsubishi ile batarya üreticileri LG Chem ve Samsung halihazırda yatırımcı olmuş durumda. Bunun yanı sıra lityum pil öncüsü ve 2019 Kimya Nobel Ödülünün sahibi John Goodenough şirketin danışma Kurulu’nda yer almakta.
Silikon anot piller nasıl çalışır?
Lityum iyon piller şarj edildiğinde, lityum iyonları katot’tan anod’a hareket eder. Anot ne kadar çok iyon tutabilirse, enerji kapasitesi de bir o kadar yüksek olur ve pil o kadar uzun süre çalışmaya devam eder. Silikon, teorik olarak grafit enerjisinin 10 katını tutabilmekte. Ancak aynı zamanda, bir kaç şarj döngüsünden sonra önemli ölçüde genişler ve daralır ve büzüşür, parçalanır.
Bunu bozulmayı önleyebilmek için Tesla gibi pil üreticileri bugün grafit tozuna küçük bir miktar silikon ekliyor. Toz, bağlayıcı olarak adlandırılan tutkal benzeri bir plastikle karıştırılıp anotun yapılabilmesi için ince bir bakır folyo üzerine kaplanıyor. Ancak, Park, lityum iyonlarının grafitten önce silikonla reaksiyona girdiğini söylüyor. Dediğine göre “Silikon hala biraz genişliyor ve plastik bağlayıcı da zayıf.” Yani, silikon miktarı arttıkça tüm elektrodun bozulma olasılığının daha yüksek olduğunu söylüyor.
Enevate bu soruna basit bir çözüm getirmiş
Enevate şirketi bu plastik bağlayıcıyı kullanmıyor. Bunun yerine, kendilerinin patentli bir işlemi olan, 10-60 µm kalınlığında gözenekli silikon filmi doğrudan bir bakır folyo üzerine konumlandırıyorlar. Üstteki kabuk, silikonun elektrolit ile reaksiyona girmesini önleyen diyen nanometreler kalınlığında koruyucu bir kaplama vazifesi görüyor. Bu tür bir reaksiyon büyük olasılıkla bataryaya zarar verebilir.
İşlem yüksek kaliteli silikon gerektirmiyor, bu nedenle bu tip anotlar aynı kapasitedeki grafit muadillerinden oldukça daha düşük maliyetli olmakta. Malzeme çoğunlukla silikon ağırlıklı olduğundan, lityum iyonları çok hızlı bir şekilde içeri ve dışarı kayabiliyor, pilin hacminde fazla genişlemeye neden olmadan beş dakika içinde kapasitesinin yüzde 75’ine kadar şarj edebiliyor. Park söylediğine göre, bu pili yüksek kapasiteli bir sinema salonuna benzetiyor. “Eğer elinizde dolu bir sinema salonunuz varsa, boş bir koltuğu bulmak uzun zaman alır. Ama bizim elimizde eskisinden 10 kat daha fazla kapasiteye sahip bir salon var. Bu salonu yarıya kadar doldursak bile, boş bir koltuk bulmak yine de uzun sürmez”
Silikon anot piller büyük üretim hacimleri için uygun
Şirketin rulodan-ruloya üretim teknikleri, silikon anotları yüksek miktarlarda üretim için yeterince hızlı üretebilecek kapasitede. Silikon anod’u nikel-manganez-kobalt gibi geleneksel katot malzemelerle birleştirerek işlemek, kilogram başına 350 watt-saat kadar gibi yüksek bir enerji yoğunluğuna sahip pil hücrelerini yapmıştır, bu da günümüzün lityum iyon pillerinin özgül enerjisinden yaklaşık % 30 daha fazladır. Enevate, şimdi 2024-25 model yılı elektrikli araçlar için standart boyutlu pil hücreleri geliştirmek adına birçok büyük otomotiv şirketi ile çalıştığını söylüyor.
Görsel: advancedbatteriesresearch chargedevs enevate
