Katı hal sodyum bataryalar, lityum iyon bataryaların yerini alabilir mi?

İbrahim Aybar

Merhabalar,

Bataryadan elektrikli taşıtlar (BEV) giderek daha çok pazar payı alıyor. Bu net. Peki, hal böyleyken katı hal bataryalar daha ucuz ve daha uzun menzilli BEV türü taşıtlarla bizi buluşturabilecek mi?

Bu sorunun yanıtı hepimiz için çok kritik. Ben de dört gözle katı hal bataryalardan bunu bekliyorum doğrusu.

O zaman gelin, bu soruya hafta içinde yanıt veren interestingengineering.com haber sitesinin yorumuna bir göz atalım:

Haber sitesi; Kanadalı araştırmacıların daha ucuz, daha güvenli ve daha sürdürülebilir enerji depolama sistemlerine yol açabilecek yeni bir katı hâl sodyum pil tasarımını ortaya çıkardığını duyuruyor. Ontario’daki Western University’de geliştirilen bu buluş pahalı, yanıcı ve giderek kıtlaşan lityumun (Li) yerine, Dünya’nın en bol elementlerinden biri olan sodyumu (Na) kullanıyor. Bu proje ile, katı hâl sodyum pil teknolojisi kullanılarak elektrikli taşıtları ve büyük ölçekli yenilenebilir enerji şebekelerini beslemeye bir adım daha yaklaşıldığını artık söyleyebiliriz.

Ticarileşmesine kesin gözle bakılan bu projenin kaynağı olan Sodyum yer yüzünde çok daha bol ve ucuz. Eğer elektrolitin katı hâl formunda istenen verimde çalışması sağlanabilirse, daha ucuz ve daha güvenli, hatta daha uzun ömürlü batarya ortaya çıkmış olacak.

Bildiğimiz gibi, Lityum-iyon (Li-ion) bataryalar onlarca yıldır akıllı telefonlara, dizüstü bilgisayarlara ve elektrikli taşıtlara güç sağlıyor. Ancak daha sürdürülebilir enerji depolama gereksinimi büyüdükçe, bu bataryalardaki lityumun yer yüzünde sınırlı olması bir darboğaz teşkil ediyor.

Öte yandan Li-ion hücreleri, çıkarılması ve işlenmesi gereken nadir ve giderek daha çok talep gören metaller içeriyor. Dolayısıyla üretimleri pahalı olabiliyor. Ayrıca yanıcı sıvı elektrolitler yangın riski taşıyor. Buna karşın katı hâl bataryalar yangın tehlikesini büyük ölçüde azaltan ve daha yüksek enerji yoğunluğu sunan katı elektrolitler kullanıyor. Yine de, sodyum iyonlarını verimli şekilde iletebilen bir katı hâl sodyum batarya geliştirmenin, malzeme biliminin en zorlu sorunlarından biri olduğunu bilelim. Bu sorunu çözmek için üniversite kükürt ve klordan oluşan yeni bir katı elektrolit malzemesi geliştirmiş.

Kimyasal olarak stabil olmalarına rağmen, geleneksel elektrolitler sodyum iyonlarını bataryanın pozitif ucundan negatif ucuna taşımakta zorlanıyor. Ancak araştırmacılar malzemenin kristal yapısına kükürt ekleyerek iyonların bu yapı içinde daha kolay sıçramasını sağlamış ve aynı zamanda malzemeyi güçlendirmişler.

Laboratuvar testlerinin yüksek sodyum iyonu iletkenliğinin yanı sıra, bu malzemenin mükemmel ısıl ve mekanik dayanıklılık gösterdiği özellikle belirtiliyor. Araştırmacılar, bu dayanıklılık seviyesinin gerçek performans için kritik önemde olduğunun altını çiziyorlar.

Neden bu kadar önemli derseniz; bataryaların binlerce şarj-deşarj döngüsüne ve aşırı sıcaklık koşullarına önemli bir bozulma olmadan dayanmasını bekliyoruz. Üniversitedeki araştırmacılar bu malzemenin stabilitesinin elektrikli taşıtlar, şebeke depolaması ve taşınabilir elektronikler için ideal olabileceğini özellikle söylüyorlar.

Gerek Lityum Lion gerekse Sodyum İyon olsun, katı hal bataryaların menzil, hafiflik ve yangına karşı emniyet yönünden üstünlükleri tartışılmaz olacak. Bir de Sodyumun kolay ve bol bulunan bir element olması, üstelik Lityum bataryaların hücrelerine konması gereken değerli metallere bağımlı olmaması da ekonomik bataryaya ulaşmak demek.

O halde tahminen 2027 yılında ticarileşecek katı hal bataryaları dört gözle beklemekte haksız sayılmayız, değil mi?

İbrahim AYBAR

Vesiile A.Ş. Yönetim Kurulu Başkanı

aybar@turcomoney.com