Elektrikli araçlar için kobaltsız pil geliştirildi

Başak Nur GÖKÇAM

Hem maliyet hem de çevreci özelliği ile dönüşüm sürecinde tercih edilen elektrikli araçların birçoğu kobalt pillerle çalışır. Fakat kobalt içeren bu piller, yüksek finansal, çevresel ve sosyal açıdan maliyetlidir. Bu soruna çözüm geliştirmek isteyen Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, elektrikli arabalara güç sağlamak için kobalt içermeyen yeni pil geliştirdi.

Daha sürdürülebilir bir seçenek olacağı düşünülen lityum iyon pilin, kobalt veya nikel yerine organik maddelere dayalı bir katot içerdiği belirtildi. Kobalt içeren pillere kıyasla çok daha düşük maliyetler üretilen yeni pilin, kobalt pillerle benzer oranlarda elektrik iletkenliğine sahip olduğu görülürken, ayrıca geliştirilen pilin depolama kapasitesinin de kobalt pillerden daha hızlı şarj edebilme özelliğine sahip olduğu ortaya çıktı.

Konuya ilişkin açıklamada bulunan MIT WM Keck Enerji Profesörü Mircea Dinca, “Bu malzemenin etkisinin büyük olacağını düşünüyorum çünkü gerçekten iyi çalışıyor. Mevcut teknolojilerle zaten rekabet halinde ve şu anda pillerde kullanılan metallerin çıkarılmasıyla ilgili maliyet, sıkıntı ve çevre sorunlarından büyük ölçüde tasarruf sağlayabilir” dedi.

Sıklıkla tercih edilen kobaltın dezavantajlarına ilişkin konuşan Dinca, “Kobalt piller çok fazla enerji depolayabiliyor ve performans açısından insanların önemsediği tüm özelliklere sahip, ancak yaygın olarak bulunamama sorunu var ve maliyet, emtia fiyatlarına göre büyük ölçüde dalgalanıyor. Ve siz geçiş yaptıkça, Tüketici pazarında elektrikli araçların oranının çok daha yüksek olması kesinlikle daha pahalı hale gelecektir” diye konuştu.

Çalışmalara 6 yıl önce başladılar

Pil çalışmalarına yaklaşık 6 yıl önce başladıklarının bilgisini veren Dinca, ekibiyle birlikte elektrikli arabalara güç sağlamak için kullanılabilecek organik bir pil geliştirmek amacıyla Lamborghini tarafından finanse edilen bir proje üzerinde çalışmaya başladı.

Dinca ve öğrencileri, kısmen organik, kısmen inorganik olan gözenekli malzemeler üzerinde çalışırken, yaptıkları tamamen organik bir malzemenin güçlü bir iletken olabileceğini fark etti. Organik malzemeleri parçalamanın ana yöntemlerinden birinin, bunların pil elektrolitinde çözünmesi ve pilin diğer tarafına geçerek aslında bir kısa devre yaratması olduğunu belirten Dinca, “Malzemeyi tamamen çözünmez hale getirirseniz, bu işlem gerçekleşmez.

Böylece minimum bozulmayla 2 binden fazla şarj döngüsüne ulaşabiliyoruz. Bu malzemenin testleri, iletkenliğinin ve depolama kapasitesinin geleneksel kobalt içeren pillerle karşılaştırılabilir olduğunu gösterdi. Katotlu piller, mevcut pillere göre daha hızlı şarj ve deşarj edilebiliyor ve elektrikli araçların şarj hızını artırabiliyor” bilgisini verdi.

Pil katodunun ömrünü uzattı

Organik malzemeyi stabilize etmek ve pilin bakır veya alüminyumdan yapılmış akım toplayıcısına yapışma yeteneğini artırmak için Dinca ve ekibi, selüloz ve kauçuk gibi dolgu malzemeleri ekledi.Bu dolgu maddeleri genel katot kompozitinin onda birinden daha azını oluşturarak, pilin depolama kapasitesini önemli ölçüde azaltmasını engelledi. Dolgu maddeleri ayrıca, pil şarj olurken lityum iyonlarının katoda akması durumunda çatlamasını önleyerek pil katodunun ömrünü uzattı.

Maliyeti yarı yarıya azaltabilir

Lamborghini’nin patentini aldığı bu teknoloji üzerine alternatif pil malzemeleri geliştirmeye devam etmeyi planlayan Dinca ve ekibi, lityumdan daha ucuz ve daha bol bulunan sodyum veya magnezyumla değiştirilmesi olasılığını araştırıyor. Öte yandan bu organik pillerin montajının malzeme maliyetinin, kobalt pillerin maliyetinin yaklaşık üçte biri ila yarısı kadar olabileceği tahmin ediliyor.