Jules Verne anlatmıştı: Lityuma karşı sodyum iyon bataryalar
- Sodyum iyon bataryalar, lityum iyon bataryaların karşılaştığı çevresel ve maliyet sorunlarına potansiyel bir çözüm sunuyor. Ancak, bu teknoloji henüz tam olgunlaşmadığı bazı dezavantajları da yok değil.
- Sodyum iyon bataryalar, özellikle elektrikli araçlar gibi büyük ölçekli uygulamalar için gelecekte önemli bir rol oynayabilir.
Akıllı telefonlardan elektrikli araçlara pille çalışan birçok üründe lityum iyon bataryalar kullanılıyor. Her ne kadar yaygın bir kullanım alanına sahip olsa da lityum iyon bataryalarla ilgili bazı endişeler yok değil. Özellikle lityumun sürdürülebilirliği konusunda. Elektrikli araçlara güç veren lityum bazlı bataryalara karşılık daha ucuz ve güvenli bir alternatif var: Sodyum iyon bataryalar.
Yazar Jules Verne, 1870 tarihli Denizler Altında Yirmi Bin Fersah adlı romanında sodyum pillerle çalışan bir denizaltı hayal etmişti. Birkaç pil şirketinin lityum iyon pillere daha yeşil alternatifler olarak sodyum iyon piller üretmeye başlamasıyla bu fikir yeniden ortaya çıktı.
Dünya bir yandan enerji depolamaya ve elektirkli araçlara doğru yönelirken, sofra tuzunda da bulunan sodyum elementi sürdürülebilir batarya arayışında öne çıkıyor.
Lityum iyon bataryalar için daha fazla su lazım
Bir kıyaslama yapılacak olursa sodyum bataryalar, lityum bataryalara göre hem daha sürdürülebilir hem de dünya çapında yaygın olarak bulunabiliyor. Öte yandan sodyumu çıkarmak, lityumu çıkarmaktan daha az suya ihtiyaç duyuyor. BBC’de yer alan habere göre bir ton lityum çıkarmak için bir ton sodyuma kıyasla 682 kat daha fazla su gerekiyor. Öte yandan lityum pil için pazar büyüklüğünün 2023'te 57 milyar dolardan 2032'de 187 milyar dolara çıkması öngörülüyor.
Lityumun neden bu kadar popüler olduğuna bakıldığında ömrü, enerji yoğunluğu ve sunduğu güç öne çıkıyor. Diğer yandan bu bataryaları geri dönüştürmek hala çok karmaşık. Bunun için pildeki ayrı metalleri geri dönüşüm için çıkarmak, metali dökmek, metali çıkarmak için sıvı içinden ayırmak gerekiyor.
Dönüştürmek üretmekten daha masraflı
Florida Uluslararası Üniversitesi pil araştırma laboratuvarında doktora sonrası araştırma görevlisi olan Aqsa Nazir, "Lityum iyon bataryanın geri dönüştürülmesi, yeni bir batarya üretmekten daha fazla enerji ve kaynak tüketiyor. Bu da lityum iyon bataryaların neden sadece az miktarda geri dönüştürüldüğünü açıklıyor" diyor.
Dünya kabuğundaki sodyum-lityum oranı 23.600 ppm ile 20 ppm arasında. Sodyumun doğal bolluğu düşük bir çıkarma maliyeti anlamına geliyor.
Sodyum pillerin bir faydası da daha güvenli koşullarda, yani sıfır voltta, depolanabiliyor ve taşınabiliyor olması. Daha düşük yanıcılık riski seviyeleri de onu lityum bataryalara kıyasla daha güvenli bir seçenek haline getiriyor.
Dezavantajı da var
Sodyumun düşük enerji yoğunluğuna sahip olması bir dezavantaj. Elektrikli araç üreticileri için düşük enerji yoğunluğu bir sorun. Çünkü bu doğrudan aracın menzilini etkiliyor ve elektrikli araçlar için menzil neredeyse her şey demek. Lityum pillerin enerji yoğunlukları 150-220 Wh/kg arasındayken, sodyum pillerin enerji yoğunluk aralığı 140-160 Wh/kg.
Bir başka dezavantaj da kısa şarj döngüsüne sahip olması. Sodyum pillerin yaklaşık 5.000 kez şarj döngüsü varken, lityum-demir fosfat piller 8.000-10.000 kez arasında şarj edilebilir. Tabii bu dezavantajların ortadan kaldırılması için üreticiler çalışmaya devam ediyor.
Örneğin Çin’de bilim insanları farklı elektrot türü kullanarak döngüyü 6.000’e kadar çıkarmayı başardı.
ABD ve Çin gibi elektrikli araç yatırımlarının arttığı ülkelerde sodyum iyon yatırımları çoktan başladı. Çinli batarya devi CATL, ilk sodyum iyon bataryasının Çinli marka Chery tarafından üretilen elektrikli araçlara güç vereceğini açıklamıştı.
ABD’li şirket Natron Energy, Ağustos 2024’te Kuzey Carolina’da 1,4 milyar dolarlık sodyum iyon fabrikasının duyurusunu yaptı. The Wall Street Journal’a göre yatırımcılar şirkete yaklaşık 300 milyon dolar yatırdı. Natron ayrıca Washington'dan da destek aldı. Natron'un teknolojisi, ABD'nin kendi pil endüstrisini kurmasının ve piller ve hammaddeler için Çin'e olan bağımlılığını azaltmasının bir yolu olarak görülüyor.
Şirket, elektrikli araçlar için bataryaların boyutunu nasıl küçültebileceğini araştırıyor. Diğer batarya üreticileri kendi sodyum iyon kapasitelerini geliştiriyor. Avrupa'da, Volkswagen ve BMW tarafından desteklenen Northvolt adlı bir girişim geçen yılın sonlarında gelişmiş bir sodyum iyon pil geliştirdiğini açıklamıştı.
