Elektrikli araç kullanan çoğu kişi birkaç konuda endişeleniyor: Arabanın tam şarjla ne kadar uzağa gidebileceği, dışarısı çok soğuk olduğunda pilin nasıl çalıştığı ve ne kadar hızlı şarj olabileceği. Nature dergisinde 25 Şubat'ta yayınlanan yeni bir araştırma makalesi, bu sorunlardan ikisini aynı anda çözmeye yakın olabileceğimizi gösteriyor.
Araştırma, Nankai Üniversitesi'nden Profesör Zhao Qing ve Akademisyen Chen Jun'un yanı sıra Şangay Uzay Güç Kaynakları Enstitüsü'nden Li Yong'un liderliğindeki bir ekip tarafından geliyor. Lityum pilleri çok daha güçlü hale getirmenin bir yolunu buldular. Spesifik olarak 700 Wh/kg enerji yoğunluğuna ulaştılar. Günümüzde arabalarda kullanılan en iyi piller genellikle 250 Wh/kg ila 255 Wh/kg civarındadır ve katı hal pilleri ise 500 Wh/kg civarında vaat etmektedir.
Bunun neden önemli olduğunu anlamak için pili yakıt deposu gibi düşünün. Aynı ağırlıkta iki deponuz varsa ancak biri üç kat daha fazla enerji taşıyorsa, arabanız durmadan çok daha fazla yol kat edebilir. Yeni teknoloji, mevcut standartlara kıyasla enerji kapasitesini neredeyse üç katına çıkarıyor. Bu, elektrikli otomobillerin, aracı ağırlaştıran büyük, ağır akü paketlerine ihtiyaç duymadan çok daha uzun mesafeler kat edebileceği anlamına geliyor.
Güçteki bu sıçramanın sırrı pilin içindeki sıvıda, yani elektrolitte yatıyor. Piller, lityumun hareket etmesine yardımcı olmak için oksijen atomlarına dayanan lityum tuzları ve karbonat çözücülerin bir karışımını kullanır. Bu oldukça iyi çalışıyor, ancak büyük dezavantajları var. Sıvı elektrolitler kalındır ve kolaylıkla yayılmazlar. Ayrıca sıcaklık düştüğünde de çalışmayı bırakıyorlar, bu nedenle birçok elektrikli araç kış aylarında menzilini kaybediyor.
Çin ekibi farklı bir şey denemeye karar verdi. Florlu hidrokarbon çözücüler kullanarak yeni bir tür sıvı yarattılar. Lityumu hareket ettirmek için oksijen kullanmak yerine flor kullandılar. Bu değişiklik sıvıyı daha "ıslak" hale getirir, böylece pilin çalışması için daha az sıvıya ihtiyacı olur. Sıvı daha ince olduğundan ve daha iyi aktığından enerjiyi çok daha hızlı hareket ettirebilir.
Yeni tasarım soğukta inanılmaz derecede iyi performans gösteriyor. Geleneksel piller genellikle donmaya başlayınca pes eder, ancak yeni piller hala -50°C'de çalışabilir. Pil, bu aşırı sıcaklıkta bile yaklaşık 400 Wh/kg enerji yoğunluğunu koruyor. Bu, günümüzün oda sıcaklığında çoğu üst düzey EV'nin sunduğu değerden hâlâ daha yüksek.
Ekip, yeni elektroliti nasıl oluşturdukları konusunda çok dikkatli olmaları gerektiğini, lityum atomlarının serbestçe hareket edebilmesi için sıvının içindeki "boşluğu" dengelemeleri gerektiğini açıkladı. Oksijenden florine geçerek performansı engelleyen darboğazı ortadan kaldırdılar ve pilin aynı anda hem daha hafif hem de daha güçlü olmasını sağladılar.
Pek çok şirket, genellikle endüstrinin "kutsal kâsesi" olarak adlandırılan katı hal pilleri üretmek için yarışıyor. Ancak bu piller bile genellikle yalnızca 400 Wh/kg civarındadır. Yeni keşif, eğer kimya doğruysa "sıvı" pillerin katı hal teknolojisini gerçekten yenebileceğini gösteriyor. Eğer bu laboratuvardan fabrikaya giderse, teslimat kamyonlarından uçaklara kadar her şeyi üretme şeklimizi değiştirebilir.
Bu piller gelişmiş robotlara ve hatta uzayda kullanılan ekipmanlara güç sağlayabilir. Şu anda 700Wh/kg sayısı yalnızca tek bir hücreyi ifade ediyor, ancak bu hücreler tam bir pil sistemi halinde birleştirildiğinde elde edilecek kazanımlar önemli olacaktır. Bu araştırma, lityum pillerin hâlâ kullanılmamış bir potansiyele sahip olduğunu ve katı hal teknolojisinin belirlediği beklentilere meydan okuduğunu gösteriyor.
