Lityum iyon piller arabalara güç sağlayacak mı?

Hibrit ve elektrikli otomobillere doğru ilerleme , otomobil teknolojisinin evriminde doğal bir adım gibi görünüyor. Analistler, yakın zamanda petrol ve benzin fiyatlarında bir düşüş öngörmüyor, bu da otomobil üreticilerini araçlara güç vermenin bir sonraki en iyi yolunu bulmak için etkin bir şekilde vitese geçiriyor. Büyük otomobil üreticilerinin ortaya çıkardığı son konsept otomobiller doğru tahminler ise, Lityum-iyon piller (Li-ion) o sihirli kurşun olabilir.

Örneğin Chevrolet Volt'u ele alalım . Bu, General Motors'un tamamen Li-ion pillerle 40 millik (64,3 kilometre) uzanacak şekilde tasarlanmış plug-in hibrit konsept otomobilidir. Bundan sonra, küçük bir gaz motoru 600 mil (965 kilometre) daha yolu devralacak. Bu, birçok insanın bir damla benzin yakmadan günlük işe gidiş gelişlerini tamamlayabileceği anlamına geliyor. Buna ek olarak şirket, 2010 yılına kadar bunları toplu halde piyasaya sürmeye başlamayı planlıyor.

Ve Chevrolet, Li-ion trendinde yalnız değil. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler ve Saturn, daha çevreci sürüş için Li-ion pil paketlerine sahip 2008 konsept otomobillerinin önizlemesini yaptı [kaynak: Mahoney ].

Neden her şeyden önce Li-ion pillere bu kadar yaltaklanıyor? Toyota Prius ve şirketin Haziran 2008'de tanıttığı iki yeni hibrit, nikel-metal-hidrit pil kullanıyor . En son EPA standartlarına göre, Prius galon başına toplam 46 mil alıyor - kek gibi satıldığından bahsetmiyorum bile. [kaynak: fueleconomy.gov ].

Ancak enerji açısından, Li-ion piller daha güçlü bir güce sahiptir. Li-ion piller, daha geleneksel kurşun-asit ve nikel-metal-hidrit pillerden daha küçük alanlarda daha fazla enerji depolar. Lityum, tüm metallerin en fazla enerji yoğunluğuna ve elektrokimyasal potansiyeline sahiptir, bu da ona bu dayanıklılığı veren şeydir [kaynak: Buchmann ]. Yoldaki hibritlerdeki nikel-metal-hidrit piller de ağırdır ve potansiyellerini sınırlarken, Li-ion piller araca ağırlık vermeden hızı artırabilir. Bu özelliğinden dolayı, dizüstü bilgisayarlar , cep telefonları ve iPod'lar gibi birçok tüketici elektroniği ürününde bunların daha küçük versiyonlarını bulabilirsiniz .

Ancak, Li-ion pillerin yarının benzini olması için yolda güvenlik, maliyetler ve uzun ömür gibi birkaç tümsek var . Bir sonraki sayfada güvenlik sorunlarını kontrol edeceğiz.

­

2006'da dizüstü bilgisayarların alev alev yandığını hatırlıyor musunuz? Lityum iyon pildi.

Aşırı ısınmadan kaynaklanan rastgele patlamalar yaygın bir sorun değildi, ancak yine de 1991'de ilk ticarileştirilmiş Li-ion pil ile çıkan lityum iyon pil üreticisi Sony, bu nedenle 6 milyondan fazla bilgisayarı geri çağırmak zorunda kaldı [kaynak: Lamb ].

O zamandan bu yana geçen birkaç yıl içinde, Li-ion pil güvenlik konusundaki itibarını tamamen geri kazanmadı. Şimdi onu bir arabanın içine koymanın neden bazı insanları biraz tedirgin ettiğini anlayabilirsiniz.

Neden patlama olasılığı var? Li-ion piller, pozitif ve negatif taraflarını elektrolit adı verilen ince bir tabaka ile ayırarak çalışır . Elektrolit, lityum iyonlarının odanın bir tarafından diğerine geçmesine izin vermek için delinir, böylece bir akım üretilir. Üretim sürecinden kaynaklanan küçük metal parçaları, potansiyel olarak bu deliklerde sıkışarak iyonların serbestçe akmasını engelleyebilir. Basınç ve ısı daha sonra birikerek patlamaya neden olabilir. Ayrıca iyonların çok hızlı hareket etmesine izin vermek de aşırı ısınmaya neden olabilir.

Peki tamamen elektrikli Tesla Roadster , büyük bir patlama riskine girmeden 6.831 Li-ion pili kaputunun altına nasıl sığdırıyor? Tesla'nın arabayı hareket ettiren enerji depolama sistemi , pillerin aşırı ısınmamasını sağlayan bir soğutma sistemi ile donatılmıştır. Ayrıca, iyonların çok hızlı bir şekilde yeniden şarj olmasını veya boşalmasını önlemek için akış hızını da düzenler.

Araba şirketleri ve bilim adamları, Li-ion pillerin geniş potansiyelini fark ettiğinden, güvenlik tehlikelerini azaltmanın yollarını bulmak için zaman ve para harcadılar. Örneğin nanoteknoloji , atomların ve nanoyapıların incelenmesi, bu tehlikeli patlamaları önleyebilir. Nanofosfat gibi yeni nanomalzemeler, geleneksel Li-iyon elektrolit [kaynak: Peter ] olan grafit gibi kısa devre yapmaya eğilimli değildir.

Zaman ve paradan bahsetmişken, Li-ion piller tüketici otomotiv dünyasına büyük giriş yapmadan önce, daha ucuz ve daha uzun ömürlü olmaları gerekiyor. Bir sonraki sayfada neden ve nasıl olduğunu öğrenin.

Geçmişin Elektrikli Arabaları

Günümüzün elektrikli otomobillere yönelik hamlesi bir devrimden çok bir canlanmadır. Aslında, elektrikli arabalar 1800'lerin başlarında, içten yanmalı motorlardan çok önce vardı. Bizim zamanımızda hem Toyota hem de General Motors, 90'ların sonunda sonunda üretimden çektikleri elektrikli araba modelleriyle çıktı.

GM EV-1: General Motors, 1996'da bu elektrikli sedanlardan az sayıda piyasaya sürdü, ancak yalnızca kiralama için. Geliştirmeye 1 milyar dolar harcadıktan sonra 2003 yılında tüm modelleri çekti [kaynak: CBS News ]. TIME Magazine ayrıca sınırlı menzili ve yüksek üretim gideri [kaynak: TIME ] nedeniyle "Tüm Zamanların En Kötü 50 Arabası"ndan biri olarak adlandırdı.

Toyota RAV4-EV: Tanıdık RAV SUV'nin elektrikli versiyonu. EV-1 gibi, Toyota da 2003 yılında bu modeli yapmayı bıraktı. Şirkete göre, durgun satışlar ve değiştirilmesi tüm araçtan daha pahalı olan enerji tüketen pilinin pratik olmaması nedeniyle arabayı konserve etti [kaynak: Toyota ] .

Tesla Roadster , galon başına 256 mil eşdeğeri gidebilir. Sadece bir gecede prize takın ve benzin istasyonuna uğramadan 250 mil (402 kilometre) kadar gidebilirsiniz. Ancak bir yakalama var - 2009 modeli 100.000 dolardan fazla perakende satış yapıyor.

Bu yüksek fiyatın bir kısmı, şık, spor otomobil tasarımı ve olanakları ve saatte sıfırdan 60 mile dört saniyenin altında çıkma gücü - en iyi performans gösteren benzinli spor otomobiller arasında yer alan bir hızlanma. Ama bu güç ucuza gelmiyor. Aslında, Li-ion piller, nikel-metal-hidrit pillerden [kaynak: Popely ] yaklaşık dört ila beş kat daha pahalıdır. Arabaya uygun paketlerin her birinin maliyeti 10.000 ila 15.000 ABD Doları arasında olabileceğinden, daha ucuz bir alternatif bulmak, onları pazarlamak isteyen otomobil şirketleri için büyük bir engel olacaktır [kaynak: Popely ].

Pil ömründe de sorun var. TV uzaktan kumandanıza taktığınız AA piller gibi , Li-ion piller de sonunda ölür. Onları kullanmasanız bile, yapıldıkları anda bozulmaya başlayacaklar. Onları yeniden şarj edebilirsiniz, ancak yalnızca sınırlı bir miktarda. Bu, her kullanımda daha da büyüyen küçük bir deliği olan bir sürahi suyu doldurmaya çalışmak gibidir.

Pil ömrünü döngü yaşamlarında veya onu kaç kez bitirip, şarj edip tekrar kullanabileceğinizi ölçeriz. Li-ion pillerle yüzde 100 tam şarjlı bir pilden başlamak size daha uzun bir bireysel döngü ömrü sağlar, ancak bundan alacağınız toplam döngü sayısını azaltır. Bu nedenle Tesla Roadster, orijinal gücün yüzde 95'inden fazlasını yeniden şarj etmenize veya yüzde 2'den daha azına kadar boşalmasına izin vermez [kaynak: Eberhard ve Straubel ]. Ayrıca şirket, pil takımının 100.000 mil veya beş yıl dayanmasını öngörüyor. Bu noktada, pili değiştirmeniz gerekir.

Güvenlik konusunda olduğu gibi, araştırmacılar daha uzun ömürlü bir Lityum alternatifi arıyorlar. Ve bir kez daha, nanoteknoloji potansiyel çözümler paketine öncülük ediyor gibi görünüyor. Bir şirket, Altair Nanotechnologies 2006 yılında, lityum titanat [kaynak: Bullis ] olarak adlandırılan, Li-ion pillerden çok daha uzun ömürlü ve aynı fiyata daha hızlı şarj olacak yeni bir malzeme bulduğunu duyurdu . Kanadalı otomobil şirketi Phoenix Motorcars, 100 kilometreden fazla menzile sahip elektrikli otomobil serisinde lityum titanat piller kullanıyor .

Toshiba ayrıca, başlangıçta arabalarda test etmek istediği bisikletler ve inşaat araçları için hızlı şarj olan bir Li-ion pil ile çıktı [kaynak: MSNBC ]. Haziran 2008'de Toyota, 2009 yılına kadar Li-ion piller geliştirmek için mevcut hibrit pillerini üreten şirketle güçlerini birleştirme planlarını da duyurdu [kaynak: Kim ].

Li-ion akü geliştirmeye giden bu kadar çok enerjiyle, yakın gelecekte arabalarımıza yakıt sağlamaları için güçlü bir olasılık var. Yarının arabaları hakkında daha fazla bilgi ve ilgili bilgiler için bir sonraki sayfadaki bağlantıları ziyaret edin.

­

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı