EV’nizin Batarya Kapasitesi Azaldı mı? Hidrojeni Suçlayın

Pillerin Enerjisini Kaybetmesi

Even after decades of utilizing them in electronics—and now EVs—we still do not fully understand lithium-ion batteries. For example, one such issue is the tendency of batteries to self-discharge over time. This is an issue that tends to become larger over time, and a major reason why batteries reach the end of their useful life after 7-10 years in most cases.

Kobalt kullanmayan batarya kimyaları için de kendi kendine deşarj bir sorundur ve bu, kobalt pahalı ve insan haklarını sıkça ihlal eden koşullarda üretildiği halde benimsenmelerini sınırlamaktadır.

Yakın zamana kadar bilim insanları, kendi kendine deşarjın lityum iyonlarıyla ilişkili olduğunu varsayıyordu (daha fazla detay için aşağıya bakınız). Ancak bu doğru olmadığı ortaya çıktı.

Araştırmacılar, protonların (hidrojen çekirdekleri) aslında kendi kendine deşarjın sorumlusu olduğunu yeni bir bulgu olarak yayımladılar. Bu, sorunu hafifletmek için yeni tasarımlar ve yöntemler geliştirme yolunu açıyor ve gelecekteki pillerin önemli ölçüde iyileşmesini sağlayabilir.

Bu bulgularını, “Katmanlı Katotlarda Çözücü Aracılı Oksit Hidrojeneşmesi” başlıklı makaleyi prestijli Science dergisinde yayımladılar.

Bu, Colorado Üniversitesi, DEVCOM Ordu Araştırma Laboratuvarı, SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, Argonne Ulusal Laboratuvarı, Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı, Houston Üniversitesi, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı, Oregon Eyalet Üniversitesi, Stanford Üniversitesi, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Tayvan Ulusal Üniversitesi gibi kurumların araştırmacılarını bir araya getiren büyük bir iş birliği ile gerçekleştirildi.

Önceki Paradigma

Lityum piller, lityum iyonlarını elektrolit aracılığıyla anot tarafından katot tarafına taşıyarak çalışır. Bu akış bir elektrik akımı oluşturur. Pil şarj edilirken süreç tersine döner.

Kaynak: ResearchGate

Şimdiye kadar, kendi kendine deşarjın lityum iyonlarının katotta takılı kalmasıyla ilişkili olduğu, şarj sırasında anota geri dönmediği ve böylece güç üretmek için kullanılabilir iyonların azaldığı varsayılmıştı.

Bu, lityum‑iyon tasarımlarını geliştirmede merkezi bir konu olmuş, lityum‑iyon akışını optimize etmek ve anota dönüşlerini mümkün olduğunca mükemmel hâle getirmek için birçok girişim yapılmıştır. Ancak görünüşe göre bu gerçek sorun değildir.

Hidrojenin Lityum Yerlerini Alması

Araştırmacılar, Illinois’teki ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Argonne Ulusal Laboratuvarı‘da güçlü bir X‑ray cihazı kullanarak batarya malzemesini derinlemesine analiz edebildiler.

Bunu yaparken, batarya elektrolitindeki hidrojen moleküllerinin katot malzemesine geçerek lityum iyonlarının yerini aldığını keşfettiler. Bu, lityum iyonları için mevcut alanın azalmasına ve batarya kapasitesinin düşmesine yol açtı.

Bu durum çoğunlukla katotun katmanlı geçiş metal oksitinde meydana gelir.

Üstelik bu süreç katotu fiziksel olarak da zarar vererek çatlaklara neden olur ve bataryanın bozulmasını hızlandırır.

Dolayısıyla, hidrojen protonları sadece kapasiteyi azaltarak batarya ömrünü kısmaz, aynı zamanda şimdiye kadar lityum iyonlarından kaynaklandığı düşünülen doğrudan hasarlara da yol açar.

Doğrudan Potansiyel

EV Sınırlamalarını Çözmek

Kobalt içermeyen bataryalara geçiş ve EV benimsenmesindeki temel sınırlamalardan biri, alternatif kimyaların nispeten daha düşük menzil sunmasıdır. Bazı sürücüler için bu, benzinli arabalara kıyasla kabul edilemez bir sınırlamadır.

Pil paketinin aracın geri kalanından daha çabuk tükenmesi ve öngörülemeyen ek masraflara yol açması, birçok kişinin EV’ye geçişini engelleyen büyük bir endişedir. Özellikle çoğu EV modelinin hâlâ satın alımda biraz daha pahalı olması bu durumu pekiştirir.

Bu kısa ömür aynı zamanda ekolojik bir endişe de yaratır; çünkü daha fazla malzemenin çıkarılması, bataryaların üretilmesi için daha fazla enerji harcanması ve geri dönüşüm için daha fazla çaba gerektirilmesi anlamına gelir.

Kototların Ömrünü Uzatmak

Artık katot bozulmasından sorumlu olanın lityum değil, hidrojen olduğunu bildiğimize göre, etkili çözümler bulma ihtimalimiz artıyor. Araştırmacılar örneğin, hidrojen moleküllerini engelleyebilecek özel bir kaplamanın katot üzerine uygulanmasını tartışıyor.

Başka bir seçenek ise, başlangıçta hidrojen üretmeyen farklı elektrolitlerin kullanılmasıdır.

Solid-State (Katı Hal) Piller

Bu keşif, katı hal piller için de cesaret vericidir. Bu tasarımlar elektrolit kullanmadıkları için, elektrolitten kaynaklanan hidrojen problemlerinden tamamen bağışık olabilirler.

Kendisi, katı hal pillerinin olağanüstü performansının bir kısmını açıklayabilir.

Gelişmiş Pil Teknolojilerine Yatırım

Piller, fosil yakıtları enerji kaynaklarımızdan kaldırmayı hedefleyen çok‑trilyon dolarlık bir girişim olan elektrifikasyon trendinin merkezinde yer alıyor. Daha güvenilir, daha ucuz veya daha dayanıklı piller, enerji sistemimizi “yeşillendirme” çabasının da odak noktasında olacak.

Pil ile ilgili şirketlere birçok aracı kurum üzerinden yatırım yapabilirsiniz ve burada, securities.io üzerinde, ABD, Kanada, Avustralya, Birleşik Krallık ve diğer birçok ülke için en iyi aracı kurum önerilerimizi bulabilirsiniz.

Belirli pil şirketlerini seçmekle ilgilenmiyorsanız, Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’in Lithium & Battery Tech ETF (LIT) veya WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ) gibi pil ETF’lerine de göz atabilirsiniz; bu fonlar, büyüyen pil endüstrisinden faydalanmak için daha çeşitlendirilmiş bir maruziyet sağlayacaktır.

Veya Yatırım Yapılacak En İyi 10 Pil Hissesi ve En İyi 10 Pil Metali & Yenilenebilir Enerji Madencilik Hissesi başlıklı makalemize göz atabilirsiniz.

Gelişmiş Pil Şirketleri

1. CATL (300750.SZ)

Daha önce CATL’nin teknolojik liderliğinden bahsetmiştik. Şirket, küresel pil üretiminde lider konumda olup, dünya pil hacminin yarıdan fazlasını üretmektedir. Pil üretim tedarik zincirinin her aşamasında yer alır ve pil teknolojisinde liderdir.

Bu durum, şirketin uzun süredir lider olduğu lityum‑iyon piller için de geçerlidir. Şimdi ise en son duyuruyla kıyaslandığında daha küçük görünüyor.

CATL has also announced in the past impressive progress on multiple other battery types :

• A 12.000 döngülü ultra uzun ömürlü pil, hizmet ölçeğinde enerji depolama için, uzun vadeli hedef 18.000 döngü.
• A 700 km menzile sahip LFP (Lityum Demir Fosfat) pil, 10 dakikada 400 km menzil şarj ediyor; şimdi en son duyuruyla kıyaslandığında daha küçük görünüyor.
• A 500 Wh/kg, yolcu uçaklarının elektrifikasyonunu mümkün kılabilir.
• 160 Wh/kg sodyum‑iyon pillerinin seri üretimi, hedef 200 Wh/kg.

Kaynak: CATL

CATL, Çin’de pil geri dönüşüm kapasitesine 3,25 milyar dolar yatırım yaptı. CATL, nikel, kobalt, manganez için %99,6 ve lityum için %91 gibi dikkate değer bir geri kazanım oranı elde etti.

Ölçeği, odaklanması ve Ar‑Ge başarıları sayesinde, CATL pil inovasyonu, üretimi ve geri dönüşümünde öncü konumda olma ihtimali yüksek.

Bu durum, CATL’yi Tesla (TSLA ), NIO, Ford, Stellantis gibi EV üreticileri için kilit bir ortak hâline getiriyor; Hyundai de yakın zamanda CATL’nin stratejik ortaklık yelpazesine eklendi.

Ek olarak, bir kimyada öğrenilen dersler diğerine uygulanabilir; bu yüzden yakında örümcek ağı (honeycomb) ya da yoğunlaştırılmış sodyum‑iyon pillerini görebiliriz. Dünyanın yarısı kadar pil üretimindeki ölçek ekonomileri, bireysel ürünlerde kullanılan teknoloji ne olursa olsun, tüm şirket için geçerli olacaktır.

2. BYD (BYDDY)

EV pazarında uzun süredir Tesla’ya rakip olan BYD, sadece Tesla için değil, neredeyse tüm otomobil üreticileri için ciddi bir rakip haline geldi.

Şirket, lityum‑iyon telefon bataryaları tedarikçisi olarak başladığı yolculuktan, Çin’de (dünyanın en büyük EV pazarı) Tesla’ya yakın sayıda EV satışı yapmaya ve Tayland, İsveç, Avustralya, Yeni Zelanda, Singapur, İsrail ve Brezilya’da en çok satılan EV olmaya evrilmiştir.

BYD, Çin’in 2023’te Japonya’yı geçerek aniden dünyanın en büyük otomobil ihracatçısı olmasının büyük bir parçasıdır. Şirketin agresif dış genişlemesi, Macaristan gibi yeni fabrikalarla da desteklenmektedir.

Ve Seagul gibi 10.000‑12.000 dolar fiyat aralığındaki, sodyum bataryalı araçların piyasaya sürülmesiyle BYD EV’leri için tamamen yeni bir pazar açılabilir.

Kaynak: By User3204 – Own work, CC BY-SA 4.0

Temelinde hâlâ bir pil üreticisi olan BYD, LFP (lityum demir fosfat) pil pazarında CATL’ye ciddi bir rakip olup, Çin’de %41,1 pazar payına sahiptir (CATL’nin %33,9’una kıyasla).

BYD’nin Avrupa ve Amerika pazarlarına sunduğu ucuz EV “seli”, muhtemelen bazı korumacılık önlemleriyle (son zamanlarda uygulanan tarifelerin bile üzerindeki) karşılaşacak ve bu da BYD’nin büyümesini engelleyebilir.

Aynı zamanda, ucuz Çin EV’leri, yerel otomobil üreticilerinin çok az olduğu ve korumaya ihtiyaç duymadığı Güney Amerika, Rusya, Afrika, Orta Doğu ve Güneydoğu Asya gibi bölgelerde zaten büyük bir başarı elde etti.

Bu, BYD için birkaç milyar potansiyel müşteriyi temsil ediyor; bu ülkeler, hem Batı hem de Çin ile dengeli ilişkiler kurmak ve iyi ilişkiler sürdürmek istiyor, bu yüzden çok güçlü korumacı engeller oluşturması olası değildir.

Ve hatta AB ya da ABD’de bile, BYD rekabetçi kalabilir; çünkü yerel EV üreticilerinin fiyatları Çin’e göre çok daha yüksek ve bu pazarlar için üretimin Çin dışına, örneğin Doğu Avrupa, Meksika ya da Türkiye’ye yerelleştirilmesi de avantaj sağlıyor.