Elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla birlikte, ömrünü tamamlayan bataryaların nasıl değerlendirileceği değerli bir konu haline geldi. Cornell Üniversitesi araştırmacıları, elektrikli araç batarya yenileme teknolojisi olarak öne çıkan DEER prosedürünü geliştirdi.

Bu yeni teknik, lityum iyon bataryaların büsbütün ham maddelerine ayrıştırılmasına gerek kalmadan yine kullanılmasını sağlıyor. Direct Electrode-to-Electrode Regeneration yani DEER ismi verilen bu formül, yıpranan bataryalardaki elektrotları direkt yenilemeyi hedefliyor.

Batarya Kapasitesini Geri Kazandıran Yöntem

Günümüzde kullanılan lityum iyon bataryalar, kullanım süreci boyunca elektrot yüzeylerinde SEI ismi verilen gözetici bir katman oluşturuyor. Bu katman başlangıçta bataryanın düzgün çalışmasına yardımcı olsa da, şarj ve deşarj döngüleri arttıkça kalınlaşmaya başlıyor.

Kalınlaşan SEI katmanı, lityum iyonlarının ve elektronların elektrotlar arasında hareket etmesini zorlaştırıyor. Bu durum bataryanın vakitle daha az güç depolamasına ve performans kaybına yol açıyor.

Araştırmacılar, DEER tekniğiyle elektrotları büsbütün değiştirmeden bu sorunu ortadan kaldırmayı amaçlıyor. Kullanılmış bataryalardan çıkarılan elektrotlar, DMI ismi verilen özel bir kimyasal çözelti ile temizleniyor.

Bu süreç, elektrodun kendisine ziyan vermeden vakitle biriken kalın SEI katmanını temizliyor. Böylelikle eskiyen elektrot yine kullanılabilir hale geliyor ve yeni bir batarya hücresine takılarak ikinci bir ömür kazanıyor.

Laboratuvar testlerinde DEER usulüyle yenilenen hücrelerin, yepyeni kapasitelerinin yüzde 95’ine kadarını geri kazandığı gözlemlendi. Ayrıyeten yenilenen bataryaların kapasite kaybının, tedavi edilmemiş bataryalara nazaran daha yavaş gerçekleştiği tespit edildi.

Tedavi edilmemiş bataryalarda kapasite kaybı döngü başına yüzde 0,072 düzeyindeyken, DEER ile yenilenen hücrelerde bu oran yüzde 0,042 olarak ölçüldü. Bu düşük bozulma oranı yaklaşık 800 döngü boyunca başarılı bir biçimde korundu.

Araştırmacılar, ikinci bir süreç sonrasında daha evvel yenilenmiş bir bataryanın kapasitesini yine yüzde 90 düzeyine çıkarmayı başardı. Klâsik lityum iyon batarya geri dönüşüm yöntemleri ise çoklukla hücreleri parçalayarak değerli metalleri ayırmaya odaklanıyor.

Geleneksel geri dönüşüm süreçlerinde hücreler ekseriyetle parçalanarak lityum, kobalt, nikel, manganez, bakır ve alüminyum üzere değerli malzemelerin geri kazanıldığı bir karışıma dönüştürülüyor. Bu klâsik süreçler yüksek güç gerektirebiliyor ve karmaşık ayrıştırma etapları içeriyor.

DEER prosedürü ise bu karmaşık parçalama sürecine alternatif olarak, elektrotların direkt korunmasını ve tekrar işlenmesini sağlıyor. Bu sayede hem kaynak verimliliği artıyor hem de batarya üretiminde kullanılan değerli malzemelerin ömrü uzatılıyor.

Maliyet Avantajı ve Teknik Sınırlar

DEER yaklaşımı, kullanılabilir durumdaki elektrotları direkt muhafazaya çalıştığı için elektrikli araba batarya ömrü uzatma konusunda kıymetli bir potansiyel taşıyor. Araç bataryaları çoklukla yepyeni kapasitelerinin yüzde 70-80’ine gerilediğinde otomotiv kullanımından çıkarılıyor.

Ancak bu düzeydeki bataryaların elektrotları büsbütün kullanılamaz durumda olmayabiliyor. Cornell’in hesaplamalarına nazaran, DEER ile geri dönüştürülen hücrelerin maliyeti kilogram başına 15,25 dolar düzeyinde kalabiliyor.

Yöntemin uygulanması konusunda kimi kıymetli sonlar da bulunuyor. DEER, bilhassa kapasite kaybının SEI birikiminden kaynaklandığı hücrelerde tesirli sonuçlar veriyor.

Lityum kaybı, çatlamış parçacıklar, yapısal hasar yahut mekanik arızalar kelam konusu olduğunda klâsik atık batarya kıymetlendirme yöntemleri kullanılmaya devam edecek. DEER’in laboratuvar kademesinden ticari kullanıma geçmesi için teknik süreçlerin geliştirilmesi gerekiyor.

Bataryaların sökülmesi, elektrotların işlenmesi ve DMI’nin tekrar kullanılması üzere süreçlerin optimize edilmesi koşul. Bu yeni teknolojinin elektrikli araç kesimindeki maliyetleri düşürüp düşüremeyeceğini vakit gösterecek.

Sizce bu cins batarya yenileme teknolojileri, elektrikli araçların yaygınlaşmasında ne kadar tesirli olabilir?

Kaynak: Shiftdelete