Araştırmacılar, soğuk hava koşullarında yüksek hızlı şarj yapamama ve menzil kaybı sorununu ortadan kaldıran özel bir kaplama geliştirdi.
Elektrikli araç (EV) bataryaları ve soğuk hava pek iyi anlaşamıyor. Aracınız yazın DC şarj istasyonunda 20 dakikada şarj olabiliyor. Fakat sıcaklık düştüğünde bu süre birkaç dakika daha uzayabiliyor. Bu yalnızca zaman kaybı değil. Aynı zamanda çok soğuk havalara maruz kalan bölgelerde yaşayanların elektrikli araçlara mesafeli yaklaşmasına neden oluyor.
Ancak araştırmacılar, bu sorunu çözmek için yoğun çaba sarf ediyor.
Joule adlı bilimsel dergide yayımlanan bir çalışma var. Özel bir tür elektrotun elektrikli araç bataryalarının aşırı düşük sıcaklıklarda da direncini koruyarak menzili ve şarj performansını koruyabileceğini söylüyor. Bu batarya malzemesi, Michigan Üniversitesi ve batarya araştırma firması Arbor Battery Innovations’taki bilim insanları tarafından geliştirildi. Araştırmacılar, bu bataryanın -10 santigrat derece (14°F) sıcaklıkta 10 dakikada şarj olabildiğini iddia ediyor. Üstelik 100 döngü sonrasında bile kayda değer bir bozulma olmamış.
Termometre rahatsız edici derecelere düştüğünde, EV bataryanızdaki elektronların hareketi ciddi ölçüde yavaşlıyor. Bu da menzilin azalması ve şarj hızının düşmesi anlamına geliyor.
Günümüzdeki elektrikli araçlar, batarya ön ısıtma (preconditioning) ve ısı pompalarıyla bu etkiyi bir miktar hafifletiyor. Ancak bu yöntemler bataryayı tamamen hava koşullarına dayanıklı hale getirmiyor. Sadece soğuk hava koşullarının etkisini en aza indiriyor. Batarya üreticileri de genelde anotun kalınlığını artırarak bataryayı daha sıcak ve dirençli hale getirmeye çalışıyor.
Araştırma Çalışması: Özel Kaplama ile Çözüm
Ancak Michigan’daki araştırmacılar, lityumun kalın anot içinde her zaman serbestçe hareket etmediğini, bunun da şarj hızını düşürdüğünü söylüyor. Dahası performansı kötü etkilediğini söylüyor. Bu sorunu, anotlarda kullanılan grafite lazer uygulayarak çözdüler. Bu sayede iyonların anot yüzeyine daha hızlı ulaşmasını sağladılar. Fakat bu da beraberinde başka sorunlar getirdi. Aşırı hızlı şarj, lityumun anot yüzeyinde plaklanmasına (lithium plating) yol açabiliyor. Bu durum, lityumun düzgün şekilde emilmesi yerine yüzeyde birikmesine ve dolayısıyla düzgün enerji sağlamamasına neden oluyor.
Plaklanma, batarya performansını düşürdüğü gibi şarj hızlarını yavaşlatıyor. Kısa devre gibi güvenlik risklerini de artırıyor. Michigan’daki araştırmacılar ise bunu, lityum borat-karbonattan yapılma ve yaklaşık 20 nanometre kalınlığında cam benzeri bir maddeyle bataryayı kaplayarak engelledi. Sonuç olarak bu hücreler, 6C’lik bir oranda şarj olarak sıfırın altındaki ortamda bile 10 dakikada tamamen doldu. Karşılaştırma yapmak gerekirse 1C oranında şarj, bataryanın 1 saatte dolması anlamına geliyor.
Çalışmanın yazarlarından, makine mühendisliği ve malzeme bilimi profesörü Neil Dasgupta, bu tekniğin mevcut fabrikalarda büyük değişikliklere gerek kalmadan da uygulanabileceğini belirtiyor.
Belirsizlikler ve Gelecek Perspektifi
Ancak bu deneyle ilgili bilmediğimiz bazı noktalar var. Örneğin bataryanın boyutu veya yüzdelik şarj miktarı net değil. 10 dakikalık şarj süresinin 0’dan %100’e mi yoksa otomobil üreticilerinin batarya ömrünü korumak için önerdiği %20-%80 arası bir şarja mı denk geldiği belli değil. Çalışmanın yazarları, InsideEVs’in yorum talebine henüz yanıt vermemiş durumda.
Bu, mevcut elektrikli aracınızın soğuk havada yetersiz kaldığı anlamına gelmiyor. Aslında çoğu modern EV’nin daha geniş bir çalışma aralığı bulunuyor. Örneğin Tesla Model 3’ün kullanıcı el kitabında, bataryanın -30°C ile 60°C (140°F) arasında çalışabileceği belirtiliyor. Fakat bu, bataryanın bu sıcaklıklarda verimli olduğu anlamına gelmiyor. Sıcaklık sıfırın altına indiğinde menzilin nasıl düştüğüne dair pek çok Tesla kullanıcısının deneyimi var.
Öte yandan söz konusu çalışma, bu kadar gelişmiş kimyasal yapılara sahip elektrikli araç bataryalarının yalnızca aşırı sıcaklıklarda sorunsuz çalışmakla kalmayıp aynı zamanda performans veya dayanıklılık kaybı olmaksızın hızla şarj olabileceğini vurguluyor. Deneysel olsada kulağa harika geliyor.
