Önümüzdeki on yılda heyecanla beklenen 5 elektrikli araç akü teknolojisi

"Pil alanında çığır açan gelişmeler" iddiaları çok fazla, ancak çok az teknoloji laboratuvardan çıkıp elektrikli araçlara girdi. IDTechEx'ten Pranav Jaswani ve BloombergNEF'ten Evelina Stoikou gibi uzmanlar, Wired'a verdiği demeçte, küçük ve yerinde iyileştirmelerin büyük fark yaratabileceğini, ancak güvenlik gereklilikleri, üretim doğrulaması ve finansal fizibilite nedeniyle bunların hayata geçmesinin genellikle yıllar aldığını söyledi.

Lityum iyon, EV döneminin omurgasını oluşturmaya devam ediyor

Şimdiye kadarki en büyük atılımlar lityum iyon piller etrafında dönüyor. Evelina Stoikou, "Lityum iyon piller oldukça olgunlaştı," diyor; yatırım ölçeği ve mevcut tedarik zinciri, diğer kimya şirketlerinin önümüzdeki on yılda yetişmesini zorlaştırıyor. Yine de, Pranav Jaswani, bileşimde veya süreçte tek bir değişikliğin yaklaşık 80 kilometrelik menzil ekleyebileceğini veya üretim maliyetlerini bir arabanın fiyatını düşürecek kadar azaltabileceğini söylüyor.

Gerçek bir fark yaratabilecek 5 adım

LFP: Maliyetleri azaltın, istikrarı koruyun

Neden önemli: Lityum demir fosfat (LFP) piller, pahalı ve çıkarılması zor nikel ve kobalt yerine demir ve fosfat kullanır. LFP daha kararlıdır ve birçok döngü boyunca daha yavaş bozulur.

Potansiyel getirisi: Daha düşük pil maliyetleri ve araç fiyatları – özellikle elektrikli araçların benzinli araçlarla rekabet ettiği bir dönemde bu durum çok önemli. LFP halihazırda Çin'de popüler ve önümüzdeki birkaç yıl içinde Avrupa ve ABD'ye de yayılması bekleniyor.

Zorluklar: Diğer seçeneklere kıyasla daha düşük enerji yoğunluğu, pil başına daha az menzil.

NMC'de Yüksek Nikel: Daha fazla menzil, daha az kobalt

Neden önemli: Lityum nikel manganez kobalttaki nikel içeriğinin artırılması, boyut/ağırlık artışı olmadan enerji yoğunluğunu ve menzilini artırır. Ayrıca, pahalı ve etik açıdan tartışmalı bir metal olan kobaltın azaltılmasına da olanak tanır.

Zorluklar: Azalmış stabilite, daha yüksek çatlama veya patlama riski, daha sıkı tasarım ve termal kontrol gerektirmesi, bunun sonucunda maliyetlerin artması. Üst düzey elektrikli araçlar için daha uygundur.

Kuru elektrot işlemi: Çözücüleri en aza indirin, üretim verimliliğini artırın

Neden önemli: Malzemeleri çözücülerle karıştırıp kurutmak yerine, kuru elektrot teknolojisi kaplama ve laminasyondan önce kuru tozları karıştırır. Daha az çözücü kullanımı çevre, sağlık ve güvenlik risklerini azaltır; kurutma adımının ortadan kaldırılması, işlem süresini kısaltabilir, verimliliği artırabilir ve üretim alanını azaltabilir; tüm bunlar maliyetleri düşürür.

Dağıtım durumu: Tesla anode'a başvurdu; LG ve Samsung SGI hattı test ediyor.

Zorluk: Kuru toz işleme teknik olarak karmaşıktır ve seri üretimi istikrara kavuşturmak için ince ayar gerektirir.

Hücreden Pakete: Hacimden yararlanın, yaklaşık 80 km ekleyin

Neden önemli: Modülleri atlayıp hücreleri doğrudan pil takımına yerleştirerek, aynı alana daha fazla hücre sığdırmak mümkün. Pranav Jaswani'ye göre, bu teknoloji üretim maliyetlerini düşürürken menzili yaklaşık 80 km artırıp azami hızı artırabilir. Tesla, BYD ve CATL bunu halihazırda kullanıyor.

Zorluklar: Modüller olmadan termal dengesizliği ve yapısal dayanıklılığı kontrol etmek daha zordur; arızalı hücreleri değiştirmek karmaşık hale gelir, hatta tüm kümenin açılmasını veya değiştirilmesini gerektirir.

Silikon anot: Yoğun enerji, 6-10 dakikada hızlı şarj

Neden önemli: Grafit anoda silikon eklemek, depolama kapasitesini artırır (daha uzun menzil) ve daha hızlı şarj olur; potansiyel olarak tamamen şarj olması sadece 6-10 dakika sürer. Tesla zaten bir miktar silikon karıştırdı; Mercedes-Benz ve General Motors seri üretime yaklaştıklarını söylüyor.

Zorluk: Silikon döngüsel olarak genişler/büzülür, bu da mekanik strese ve çatlamaya neden olur ve bu da zamanla kapasitesini azaltır. Bu durum artık telefon veya motosikletlerdeki gibi küçük pillerde yaygın olarak görülmektedir.

Teknoloji	Temel faydalar	Meydan okumak	Durum
İşgücüne Katılma Programı	Düşük maliyetli, kararlı, yavaş bozunma	Düşük enerji yoğunluğu	Çin'de popüler; AB/ABD'de artması bekleniyor
Yüksek Nikel (NMC)	Yoğunluğu artırın, kobaltı azaltın	Daha az kararlı, yüksek termal kontrol maliyeti	Üst düzey otomobiller için uygundur
Kuru elektrot	Çözücüleri azaltın, verimliliği artırın, maliyetleri düşürün	Kuru tozların işlenmesinde teknik zorluklar	Tesla (anot); LG, Samsung SGI test edildi
Hücreden Pakete	~80 km menzil ekleyin, maliyeti düşürün	Isı kontrolü, onarımı zor	Tesla, BYD, CATL uygulamaları
Silikon anot	Daha uzun menzil, 6-10 dakika hızlı şarj	Genleşme çatlamalara ve kapasite kaybına neden olur.	Kitlesel üretime yaklaşıyoruz

Umut vadeden teknolojiler ancak pazara henüz ulaşmamışlar

Sodyum iyonu: Bulması kolay, ucuz, ısıya dayanıklı

Neden önemli: Sodyum ucuz, bol miktarda bulunur ve lityumdan daha kolay işlenebilir olduğundan tedarik zinciri maliyetlerini düşürür. Sodyum iyon piller daha kararlı görünüyor ve aşırı sıcaklıklarda iyi performans gösteriyor. CATL, gelecek yıl seri üretime başlayacağını ve pillerin Çin binek otomobil pazarının %40'ına kadarını oluşturabileceğini belirtiyor.

Zorluklar: Sodyum iyonları daha ağırdır, daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir ve sabit depolama için daha uygundur. Teknoloji henüz başlangıç aşamasındadır ve az sayıda tedarikçi ve kanıtlanmış süreç mevcuttur.

Katı hal pilleri: Yüksek yoğunluklu, daha güvenli ancak üretimi zor

Neden önemli: Sıvı/jel elektrolitlerin katı olanlarla değiştirilmesi, daha yüksek yoğunluk, daha hızlı şarj, daha uzun ömür ve daha az sızıntı riski vaat ediyor. Toyota, 2027 veya 2028'de katı hal pilli bir otomobil piyasaya süreceğini belirtiyor. BloombergNEF, 2035 yılına kadar katı hal pillerinin elektrikli araç ve depolama üretiminin %10'unu oluşturacağını öngörüyor.

Zorluklar: Bazı katı elektrolitler düşük sıcaklıklarda düşük performans gösteriyor; üretim için yeni ekipman gerekiyor; kusursuz elektrolit katmanları oluşturmak zor; elektrolit seçimi konusunda endüstride fikir birliği yok ve bu da tedarik zincirini zorlaştırıyor.

Dikkat çekici bir fikir ama popülerleştirilmesi zor

Kablosuz şarj: Maksimum rahatlık, maliyet engeli

Önemli olan: Bazı üreticiler, fişe takmadan park etme ve şarj etme özelliğinin yakında sunulacağını söylüyor; Porsche, gelecek yıl ticari versiyonunu piyasaya sürmeyi planladığı bir prototipi sergiliyor.

Zorluklar: Pranav Jaswani'ye göre kablolu şarj artık verimli ve kurulumu çok daha ucuz. Kablosuz şarj, otobüslerin duraklarda park halindeyken güzergahları boyunca şarj olması gibi bazı niş durumlarda ortaya çıkabilir, ancak yaygın bir seçenek haline gelmesi pek olası değil.

Sonuç: Beklentiler yerindedir, ancak evrim zaman alır

Günümüzün en umut verici pil teknolojileri çoğunlukla lityum iyon sistemindeki optimizasyonlardan oluşuyor: Maliyeti düşürmek için LFP, yoğunluğu artırmak için yüksek nikel, üretim maliyetlerini düşürmek için kuru elektrotlar ve Hücreden Pakete, şarj hızını artırmak için silikon anotlar. Bu arada, sodyum iyon ve katı hal uzun vadeli bir potansiyele sahip, ancak birçok üretim engeli mevcut. Uzmanların vurguladığı gibi, elektrikli araçlarda küçük değişikliklerin bile ortaya çıkması 10 yıla kadar sürebilir ve yalnızca güvenlik standartlarını ve ekonomik değerlendirmeleri geçen iyileştirmeler pazara ulaşma şansına sahip olacaktır.

Kaynak: https://baonghean.vn/5-cong-nghe-pin-xe-dien-dang-ky-vong-trong-thap-ky-toi-10310384.html