Lityum iyon piller, günümüzde dizüstü bilgisayarlardan elektrikli araçlara kadar çeşitli elektronik aksamlarda kullanılıyor. Peki modern yaşamda gezinmek için her zaman ihtiyaç duyduğumuz pil teknolojisinin geleceği ne olacak?
1991 yılında ticarileşen lityum iyon piller, şu anda milyonlarca cep telefonu, dizüstü bilgisayar, tablet, kamera, işitme cihazı, kalp pili, güneş paneli, scooter, bisiklet ve hatta uzun mesafeli elektrikli otomobillere güç sağlıyor. Cambridge Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Metalurji Bölümü’nden Paul Coxon AFP: “Dünya nüfusunun üçte ikisinden fazlası bir akıllı telefon, bir dizüstü bilgisayar veya tablet olan ve neredeyse tamamı şarj edilebilir lityum-iyon pillerle çalışan bir mobil cihaza sahip. Bunlar mobil çağın gizli iş parçaları.” diyor.
Şu anda kullanılan piller, insan hareketliliğini önemli ölçüde artırdılar ve gelişmekte olan ülkelerde milyonlarca insanın bilgi ve hizmetlere yalnızca bir cep telefonuyla erişmesine izin verdiler. Lityum-iyon piller, özellikle elektrikli otomobillerle birlikte, küresel ısınmayı artıran fosil yakıtlara olan güvenin azalmasını sağladı. Ayrıca, daha sonra tekrar kullanılacak olan enerjiyi yakalayıp depolanabilir ve yenilenebilir ancak güneş veya rüzgar gibi değişken enerji kaynakları ile birlikte kullanılabilir hale getirdi.
Pil Teknolojisinde Ne Değişti?
19. yüzyılın ortalarında geliştirilen kurşun asit akülerden farklı olarak, lityum-iyon piller şarj edilebilir özellikte. Daha güçlü olmaları için; daha küçük, daha hafif ve daha uzun ömürlü yapılabilirler. Nobel Kimya Komitesi üyesi olan Sara Snogerup Linse, “Elektrikli otomobil aküleri artık iki ton ağırlığında değil, 300 kilogram ağırlığında.” diyor.
Lityum İyon Piller Nasıl çalışıyorlar?
Batarya bir devreye bağlandığında, yüklü iyonlar bataryanın içinde genellikle kimyasal bir çözeltide, iki elektrot arasında bir anot ve bir katot arasında hareket eder. Elektrotların her birinde kimyasal reaksiyonlar meydana gelir ve bir ucunda elektron birikmesi meydana gelir. Elektronlar dengelemeye çalışır, ancak bataryada hareket edemezler, böylece devrede dolaşmaya başlarlar ve elektrik enerjisi verirler. Olof Ramstrom’a göre pozitif elektrot, insanoğlunun bildiği en hafif metal lityum kompozitinden üretiliyor ve tasarımın anahtarı başarıdan oluşuyor.
Stokholm’de yapılan açıklamada, lityumun inanılmaz derecede çekici özellikleri olduğu ve bu yüksek güç ve verimlilikle küçük, çok hafif bir pil geliştirilebileceği belirtiyor. Olof Ramstorm: “Lityum çok reaktif bir atom. Bu bizim ihtiyacımız olan şey yani lityumdan gelen elektronlara ihtiyacımız var. Bütün bunlar onu evcilleştirmeye çalışmak ve bizim için gerçekten yararlı olan küçük pil paketine sokmakla ilgili.” diyor.
Lityum İyon Pillerin Dezavantajları
Nature dergisinde 2019 Temmuz ayında yayınlanan bir makale, kobalt ve nikel gibi lityum iyon pillerde kullanılan hammadde rezervlerinin az, pahalı ve hızlı tükendiğini belirtti. Lityum-iyon piller de dahil olmak üzere elektronik cihazlardaki geri dönüşüm parçalarının hızlandırılması gerekiyor. Lityum bir dizi mineralde ve tuzda veya tuzlu suda bulunur, elektrotların üretimi kobalt ve nikel gibi nadir metalleri gerektirir.
Coxon, “Özellikle Güney Amerika’da, madenlerin bulunduğu yerlerdeki altyapıda çevresel zararlara ve baskılara dikkat çekerek, 40 ya da 50 yıl önce tantalum, indiyum, bütün bu ilginç unsurların çok önemli olacağını tahmin edemezdik” dedi. Yeterli miktarda harcanan lityum iyon pil bileşeninin çöplüklere girer. Sıklıkla geri dönüşüm tesislerine, genellikle gelişmekte olan ülkelerde, temel parçalarına sıyrıldıkları ve yeniden kullanılabilir bitleri ile gönderilirler. Coxon, “Bu çok önemli bir çevre sorunudur,” dedi. Brüksel Vrije Universiteit’teki bir elektrik mühendisliği araştırmacısı olan Maeva Philippot ise, “Gittikçe ömrü tükenen daha fazla pilimiz olacağı için geri dönüşüm daha önemli hale gelecek” diye belirtti.
Pil Teknolojisinin Geleceği
Dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları ve mühendisler, li-ion pilleri daha küçük, daha uzun ömürlü, daha hızlı ve daha az uçucu hale getirmek için çalışıyor. Nikel ve kobalt elementlerini içeren piller aşırı ısındıkları hatta bazen patladıklarından dolayı ve özellikle maliyeti nedeniyle üretilmeleri nispeten pahalıdır. Philippot’a göre gelecekte daha küçük piller yapmamıza izin verecek yeni kimyasallar var.
Geri dönüşüme gelince; Avrupa’da, pillerin ömrü tükendiğinde diğer cihazlarda nasıl geri dönüştürülebilecekleri ve nasıl yeniden kullanılabilecekleri konusunda yeni bir yönerge oluşturuyor. Örneğin; elektrikli araç aküleri, evde enerjiyi depolamak için kullanılabilir ve güneş panelleri tarafından şarj edilebilir. Pillerin ikinci ömrü veya yeniden kullanımına dair birçok projenin olduğu belirtildi.
Kaynak :techxplore.com
ELEKTRİK PORT 15.10.2019
