Almanya merkezli Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (Fraunhofer ISE), batarya hücrelerinin iç yapısını değiştirerek aynı ağırlıkta yüzde 10 ila 15 daha fazla enerji depolanmasını sağlayan yeni bir hücre mimarisine imza attı. Geliştirilen yaklaşım, lityum-iyon pillerin yanı sıra sodyum-iyon ve çinko-iyon gibi alternatif batarya kimyalarında da başarıyla doğrulandı.
ELEKTROT KAPLAMALARI 800 MİKROMETREYE ÇIKARILDI
Geleneksel batarya üretiminde anot ve katot yapıları, ince elektrot kaplamaları ve akım toplayıcı folyoların art arda çok sayıda katman hâlinde dizilmesiyle oluşturuluyor. Fraunhofer ISE ekibi ise bu geleneksel tasarımı değiştirerek elektrot kaplama kalınlığını standart 100-200 mikrometre seviyesinden 800 mikrometreye kadar çıkardı.
Elektrotların kalınlaştırılması, hücre içindeki pasif bileşenler olan akım toplayıcı folyoların sayısını azaltıyor. Bu sayede hücre hacmi ve ağırlığı değişmeden, doğrudan enerji depolayan aktif malzemeye daha fazla alan açılıyor. Elde edilen yapı, kullanılan kimyadan bağımsız olarak toplam enerji yoğunluğunda belirgin bir artış sağlıyor.
ÜÇ FARKLI KİMYADA BAŞARIYLA TEST EDİLDİ
Yeni mimari ilk olarak laboratuvar ölçeğindeki küçük hücrelerde denendi. Ekip; lityum-iyon, sodyum-iyon ve çinko-iyon sistemlerinde konsepti doğruladıktan sonra lityum-iyon tarafında süreci bir adım öteye taşıdı. Enstitünün kendi tesisinde yer alan yarı otomatik üretim hattında, endüstriyel standartlara uygun prototip kese tipi (pouch) hücreler imal edildi.
DAHA ÇEVRECİ VE DÜŞÜK MALİYETLİ ÜRETİM HEDEFİ
Yeni hücre mimarisi, üretim süreçlerinde çevreye zararlı PFAS maddeleri ile toksik çözücülerin kullanılmasını engelliyor. Üretim hattının sadeleşmesi sayesinde hem başlangıçtaki makine ve tesis yatırımlarının hem de işletme giderlerinin düşürülmesi hedefleniyor. Bu durum, kendi batarya üretim tesisini kurmayı amaçlayan küçük ve orta ölçekli işletmeler (KOBİ) için önemli bir fırsat sunuyor.
SANAYİ ORTAĞI TİCARİLEŞTİRME İÇİN HAZIR
Projenin sanayi ortaklarından Helmut Hechinger firması, ölçek büyütme ve saha doğrulama aşamalarında maliyet ile performans hedeflerine ulaşılması durumunda ticarileştirme adımlarının atılacağını açıkladı. Şirket, özellikle Almanya’nın Baden-Württemberg bölgesinde sabit enerji depolamaya yönelik batarya üretimi için yüksek potansiyel görüyor.
SABİT ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ İÇİN KRİTİK ADIM
Güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekedeki payı arttıkça, sabit enerji depolama sistemlerine olan ihtiyaç da ivme kazanıyor. Almanya’nın yerel batarya üretim kapasitesini artırma hedefleri doğrultusunda, geliştirilen bu yeni hücre mimarisinin pazarda stratejik bir rol oynaması bekleniyor.
