Elektrikli araçların yaygınlaşmasının önündeki en büyük engellerden biri olan uzun şarj süreleri, Kiel Üniversitesi liderliğindeki uluslararası araştırmayla aşılmak üzere. Almanya, Hindistan ve Tayvan’dan bilim insanlarının yürüttüğü çalışmaya göre, lityum-kükürt piller (LSB’ler) gelecekte elektrikli araçları yalnızca 12 dakikada tam şarj edebilecek.
Geliştirilen bu yeni nesil pillerin sunduğu avantajlar, sadece hızla sınırlı değil. Geleneksel lityum-iyon pillere göre çok daha yüksek enerji yoğunluğu sunan LSB’ler, aynı zamanda daha güvenli ve çevre dostu malzemelerle üretiliyor.
YENİ MALZEMELER, YENİ PERFORMANS
Lityum-kükürt pillerin merkezinde, metalik lityum anot ve kükürt katot bulunuyor. Teorik olarak kilogram başına 2600 Wh enerji yoğunluğuna ulaşabilen bu sistem, lityum-iyon pillerin neredeyse on katı kapasite sunuyor. Bu da elektrikli araçlarda daha uzun menzil ve daha az şarj ihtiyacı anlamına geliyor.
Kükürt, yaygın ve ucuz bir malzeme olmasıyla dikkat çekiyor. Kobalt ve nikel gibi etik ve tedarik sorunları barındıran metallerin aksine, kükürt bol ve çevre dostu bir kaynak.
GÜVENLİKTE YENİ ÇÖZÜMLER
Ancak teknoloji henüz mükemmel değil. Lityum-kükürt pillerin karşılaştığı başlıca sorunlar arasında kükürtün elektrik iletkenliğinin düşüklüğü, şarj sırasında hacimsel değişimlere bağlı yapısal sorunlar ve “mekik etkisi” adı verilen verim kayıpları bulunuyor.
Daha büyük bir güvenlik riski ise, lityum anot üzerindeki dendrit oluşumu. Bu iğne benzeri yapılar kısa devrelere ve yangınlara yol açabiliyor. Araştırmacılar, bu sorunu önlemek için koruyucu kaplamalar ve üç boyutlu anot yapıları üzerinde çalışıyor.
YAPAY ZEKA İLE OPTİMİZASYON
Kiel Üniversitesi’nden Dr. Mozaffar Abdollahifar’ın koordinasyonunda yapılan çalışmada, yapay zekâ da kritik bir rol oynuyor. Gelişmiş algoritmalar, pil performansını etkileyen onlarca parametreyi analiz ederek en ideal malzeme ve yapı kombinasyonlarını öneriyor.
Grafen, gözenekli karbonlar, nanotüpler gibi iletken malzemelerle yapılan katot geliştirmeleri, metal oksit katalizörlerle hızlandırılan dönüşüm reaksiyonları ve yeni nesil ayırıcılar sayesinde şarj süreleri 15 dakikanın altına indirilebiliyor.
PİL TEKNOLOJİSİNDE YENİ SAYFA
Dr. Abdollahifar, ilk prototiplerin umut verici sonuçlar verdiğini, 2 mAh/cm² enerji yoğunluğuna ulaşıldığını belirtiyor. Malzeme entegrasyonu ve mühendislikteki ilerlemelerle birlikte, ticari ürünlerin yakında piyasaya çıkabileceği öngörülüyor.
PROJEDE KÜRESEL DESTEK
Çalışma, Almanya Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı, Avrupa Birliği, Hindistan ve Tayvan’daki bilimsel kurumların desteğiyle yürütüldü. Malzeme bilimi, elektrokimya, nanoteknoloji ve enerji mühendisliğini bir araya getiren disiplinlerarası yaklaşım, geleceğin pil teknolojisini bugüne yaklaştırıyor.
GÜNLÜK HAYATA ENTEGRASYON
Şimdilik bu teknoloji prototip aşamasında olsa da, kahve alırken aracın tam şarj olacağı bir gelecek artık hayal olmaktan çıkıyor. Lityum-kükürt pillerin gelişimi, temiz enerjiye geçişte kritik bir eşiği aşabilir.
