Elektrikli otomobillerde kullanılan batarya türleri
- İster hibrit ister yüzde yüz elektrikli tüm otomobillerde batarya teknolojisi önem taşıyor. Farklı modellere göre üretilen farklı batarya türleri bulunuyor.
- Batarya endüstrisi henüz gelişmekte olsa da asıl amaç daha fazla kapasiteye sahip ve daha hızlı şarj edilebilen bataryalar üretmek.
- Şu anda lityum-ion, nikel-metal hidrit, kurşun-asit, ultrakapasitör ve solid-state olmak üzere farklı teknolojiler bulunuyor.
Elektrikli, hibrit ve fişli hibrit (plug-in hybrid) günümüzde satılan farklı elektrikli ya da elektrik destekli otomobil türleri arasında yer alıyor. Elektrikli araç teknolojisi için öne çıkan temel konu batarya. Yoğun olarak madenlere bel bağlayan birçok türde batarya üretiliyor.
Tüm bataryaların temel işleyiş mantığı elektrik enerjisini depolamak ve ihtiyaç halinde kullanıma sunmak olsa da farklı özelliklere göre birbirinden ayrılıyor. Bataryalar hücre adı verilen küçük elementlerden oluşuyor. Bu hücreler bir araya getirilerek istenilen boyutta bir batarya elde ediliyor.
Lityum-ion bataryalar
Elektrikli otomobillerin ve fişli hibritlerin (plug-in hybrid) çoğunda lityum-ion (LI-iON) bataryalar kullanıyor. Lityum-ion teknolojisi akıllı telefonlar ve laptoplarda da kullanılan bataryaların neredeyse benzeri. Aradaki fark otomobillerde kullanılan lityum-ion bataryalar çok daha büyük depolama kapasitesine sahip.
Sahip olduğu depolama kapasitesine göre ağırlıkları da nispeten düşük. Lityum-ion yüksek ısılarda halihazırda en iyi performansı sağlayan bir teknoloji. Sabit şarj aralığında çok uzun süre dayanıklı kalıyor ve içerisindeki lityum hücreler geri dönüştürülebilir.
Bu bataryaların üretimi ise çevre dostu olmadıkları gerekçesiyle eleştiriliyor. Bir ton lityumun çıkartılması için yaklaşık iki bin ton su kullanıyor. Bir diğer sorun ise lityumum çok pahalı olması. Lityum-ion bataryaları geliştirmek için uzun süredir çalışmalar yapılıyor.
Üreticilerin amaçları arasında yüksek maliyetleri düşürmek, kullanım süresini uzatmak ve güvenlik endişelerini azaltmak bulunuyor. Elektrikli otomobillerde lityum-ion bataryaların kullanılması hammaddenin fiyatını da artırdı. Uluslararası Enerji Ajansı’nın verilerine göre 2020 yılında 88 dolar lityum fiyatı 1 Ocak 2023’te 700 doları aşmıştı. Mart 2024 verilerine göre lityum karbonatın fiyatı 150 dolar seviyelerinde seyrediyor.
Nikel-metal hidrit bataryalar
Nikel-metal hibrit bataryalar lityum ion bataryalar gibi maden ağırlıklı bir üretime sahip. Bu bataryalar makul bir enerji ve sabit güç kapasitesine sahip. Şimdiye kadar özellikle tıbbı ekipmanlar ve bilgisayarlarda kullanılmaktaydı. Nikel-metal hibrit bataryalar sahip olduğu özellikleri nedeniyle daha çok hibrit otomobillerde tercih ediliyor.
Nikel temelli bataryalar özellikle kurşun temelli bataryalara göre daha uzun bir kullanım ömrü sunuyor ve daha güvenli olarak kabul ediliyor. Öte yandan nikel-metal hibrit bataryalar yüksek maliyete sahip, hızlıca boşalma sorununa sahip ve yüksek sıcaklıklarda aşırı derecede ısı üretiyor.
Kurşun-asit bataryalar
Kurşun asit bataryalar aslında içten yanmalı araçlarda (benzinli ve dizel) kullanılan akülere çok benziyor. Kurşun-asit bataryalar yüksek güçlü, ucuz, güvenli, geri dönüştürülebilir ve güvenilir olarak biliniyor. Öte yandan bu bataryalar aynı zamanda düşük sabit enerjiye sahip, soğuk havalarda kötü performans, kısa kullanım ömürlü.
Daha sofistike kurşun asit bataryaları geliştiriliyor ancak bunlar sadece yan kullanımlar için geliştirilen ticari araçlar için kullanılacak. Kullanım ise genellikle hızlanma için yedek güç, fren kuvveti ve araçlardaki güvenlik özelliklerine enerji sağlamakla sınırlı kalıyor.
Ultrakondansatörler
Ultrakondansatörler elektrot ve elektrolit arasında enerji depolarlar. Tıpkı kurşun asit bataryalar gibi ultrakondansatör de elektrikli otomobillerde ikincil güç kaynağı olarak değerlendirilir. Bu bataryaların enerji yoğunluğu düşük olsa da güç yoğunlukları çok yüksektir.
Yani kısa süre içerisinde yüksek güç aktarımı yapabilirler ama bunu uzun süre depolayamazlar. Bu nedenle daha çok hızlanmada, yokuşlarda ve fren enerjisinin geri dönüştürülmesinde tercih ediliyorlar. Böylece lityum-ion bataryaların üzerindeki çalışma yükü azalmış oluyor.
Sabit hal (solid state) bataryalar
Önümüzdeki birkaç yıl içerisinde sabit-hal bataryalar elektrikli otomobillerde kullanılan ana bataryalar olabilir. Böylece elektrikli otomobillerdeki karbon ayak izi yüzde 40 oranında azalacak. Lityum-ion bataryalarda enerji aktarımı likit elektrolitler aracılığıyla yapılıyor.
Sabit hal bataryalarda ise bu görevi seramikten bir madde kullanılıyor. Bu yöntemle bataryalar daha ucuz, daha hafif bir hale gelirken şarj süresi de kısalıyor. Bilindiği kadarıyla BMW ve Ford bu bataryaları 2025 için test ediyor. Öte yandan sabit hal bataryalarının 800 kilometre (500 mil) menzil sınırını da aşabileceği ifade ediliyor.
