Almanya merkezli Fraunhofer ISE, batarya hücrelerinin yapısını değiştirerek aynı ağırlıkta yüzde 10 ila 15 daha fazla enerji depolayabilen yeni bir hücre mimarisi geliştirdi. Yaklaşım lityum iyonun yanı sıra sodyum iyon ve çinko iyon bataryalarda da test edildi.
Elektrotlar kalınlaştırıldı
Geleneksel batarya hücrelerinde anot ve katot, elektrot kaplamaları ile akım toplayıcıların çok sayıda ince katman halinde art arda dizilmesiyle oluşturuluyor. Fraunhofer ISE ekibi ise bu yapıyı değiştirerek elektrot kaplamalarının kalınlığını 100-200 mikrometre seviyesinden 800 mikrometreye kadar çıkardı.
Yeni mimari ilk olarak laboratuvar ortamında küçük hücreler kullanılarak test edildi. Ekip burada lityum iyon, sodyum iyon ve çinko iyon bataryalar üzerinde konsepti doğruladı. Lityum iyon tarafında ise çalışma bir adım ileri taşınarak yeni elektrot yapısına sahip prototip kese tipi hücreler üretildi.
Bu hücreler, enstitünün kendi tesisinde bulunan yarı otomatik üretim hattında, endüstride kullanılan üretim süreçleriyle hazırlandı. Araştırmacılar, geliştirdikleri hücre konseptinin farklı batarya kimyalarına da uyarlanabileceğini belirtiyor.
Üretim maliyetleri de düşebilir
Yeni hücre mimarisinin aynı zamanda elektrotların PFAS içermeden ve toksik çözücüler kullanılmadan üretilmesini de sağlıyor. Daha basit üretim hattı sayesinde başlangıçtaki makine ve tesis yatırımlarının yanı sıra işletme maliyetlerinin de azaltılması hedefleniyor.
Süreçlerdeki sadeleşme kendi batarya üretim tesisini kurmak isteyen küçük ve orta ölçekli şirketler açısından önem taşıyor. Araştırma ekibi, geliştirilen mimarinin laboratuvar prototiplerinden endüstriyel üretime geçiş için uygun bir temel oluşturabileceğini düşünüyor.
Projenin sanayi ayağında yer alan Helmut Hechinger, geliştirilen teknolojinin ölçek büyütme ve doğrulama aşamalarında maliyet ve performans açısından olumlu sonuç vermesi halinde ticarileştirme adımları atabileceğini belirtiyor. Şirket özellikle Baden-Württemberg bölgesinde sabit enerji depolamaya yönelik batarya üretimi için potansiyel görüyor.
Güneş ve rüzgar gibi üretimi değişken enerji kaynakları şebekelerde ağırlık kazandıkça sabit bataryalı enerjide depolama sistemlerinin de önemi artıyor. Almanya ise bu sistemleri yerel olarak üretmek istiyor. Araştırmacılar, geliştirdikleri hücre mimarisinin bu hedefe katkı sağlayabileceğini düşünüyor.
