Elektrikli taşıtların dünya pazarındaki payı hızla büyürken, otomotiv sektörünün en kritik meselelerinden birini batarya dayanıklılığı ve kullanım ömrünü tamamlayan hücrelerin geri kazanımı oluşturuyor. Amerika Birleşik Devletleri merkezli Cornell Üniversitesi bünyesinde yürütülen laboratuvar çalışmalarında, kullanım dışı kalan bataryaları fiziksel olarak parçalamadan iç mekanizmasını tazeleyen yeni bir teknolojiye imza atıldı.
ELEKTRİKLİ ARAÇLAR UCUZLAYABİLİR
Elektrikli otomobillerin enerji kaynağı olan lityum iyon piller, tekrarlanan şarj ve deşarj süreçlerinin ardından zamanla performans kaybına uğruyor. Hücrelerin zayıflamasındaki temel etken, elektrot yüzeyinde biriken ve katı elektrolit ara fazı (SEI) olarak adlandırılan tabakanın her döngüde kalınlaşması. İlk devreye alma aşamasında sistemin kararlı çalışmasına katkı sunan bu tabaka aşırı kalınlaştığında lityum iyonları ile elektronların serbest hareketini engelleyerek menzili daraltıyor. Araç bataryaları genellikle fabrika çıkışındaki depolama gücünün yüzde 70 ila 80 seviyelerine gerilemesiyle emekliye ayrılıyor.
Bilim insanlarının "Direct Electrode-to-Electrode Regeneration" (DEER) şeklinde adlandırdığı yaklaşım, bataryayı bütünüyle ıskartaya çıkarmak yerine yalnızca yıpranan elektrotları hedef alıyor. Açılan batarya hücresinden çıkarılan elektrotlar, DMI adı verilen özel bir kimyasal çözelti havuzunda temizleniyor. Kimyasal yıkama esnasında ana elektrot dokusuna hiçbir zarar verilmeden, iletkenliği tıkayan kalınlaşmış SEI katmanı temizleniyor. Arındırılan elektrotlar, yeni bir hücre kasasına yerleştirilerek ikinci bir çalışma döngüsüne hazır hale getiriliyor.
LABORATUVAR VERİLERİ VE TİCARİLEŞME SÜRECİ
Deney ortamında yürütülen ölçümler, DEER tekniğiyle tazelenen hücrelerin ilk günkü kapasitelerinin yüzde 95'ine kadar ulaştığını kanıtladı. Aşınma eğrileri incelendiğinde, herhangi bir müdahale görmeyen pillerde döngü başına kapasite kaybı yüzde 0,072 olarak kaydedilirken, yenilenen pillerde bu yıpranma oranı yüzde 0,042 seviyesine kadar geriledi. Söz konusu stabil performans eğrisi yaklaşık 800 tam şarj döngüsü boyunca korundu. Araştırma ekibi, ikinci defa DEER operasyonuna tabi tutulan pillerin dahi yüzde 90 kapasite bandını yeniden yakalayabildiğini gözlemledi.
Konvansiyonel geri dönüşüm tesislerinde lityum, nikel, kobalt, manganez, bakır ve alüminyum gibi stratejik hammaddeleri kurtarmak adına bataryalar mekanik olarak parçalanıp eritiliyor. DEER yaklaşımı ise sağlam durumdaki elektrotları doğrudan koruduğu için işlem maliyetlerini minimize ediyor. Cornell Üniversitesi'nin hesaplamalarına göre bu metotla üretilen batarya hücrelerinin maliyeti kilogram başına 15,25 dolar seviyesinde gerçekleşebilecek. Lityum kaybı, çatlaklar ve derin fiziksel tahribat yaşayan hücrelerde klasik geri dönüşüm zorunluluğu sürse de, SEI kaynaklı verim kayıplarında DEER sistemi sektöre sürdürülebilir bir can suyu sunuyor. Metodun endüstriyel boyuta taşınması için otomatik söküm hatları ve kimyasal çözeltinin yeniden kullanımı üzerine çalışmalar yürütülüyor.
Muhabir: Haber Merkezi
