Pil endüstrisini yenilenebilir enerjiye yönelik bir geleceğe hazırlamak için yeni teknolojiler üretme yarışı başladı. Bu rekabetçi ortamda, hangi şirketlerin ve çözümlerin öne çıkacağını kestirmek zor. Şirketler ve üniversiteler, dünya genelinde pil üretiminde maliyeti düşürmek ve çevresel etkiyi azaltmak için yeni üretim süreçleri geliştirmek için yarışmakta. Hem katot hem de anotlar pillerin negatif ve pozitif yüklü bileşenleri için yeni yaklaşımlar geliştirmeye çalışıyorlar ve hatta şarjı tutmak için farklı iyonları kullanıyorlar. Geliştirilen her teknolojiyi inceleyemeyiz, ancak birkaç örneğe bakarak, insanların çözmeye çalıştığı sorunları anlayabiliriz.
Temiz Üretim
California merkezli bir şirket olan Sylvatex, katot aktif malzemesi (KAM) üretimi için su kullanmayan, verimli bir süreç geliştirmiştir. Şirketin CEO ve kurucusu Virginia Klausmeier'a göre, "Bu süreç yeniliği, CAM'ın toplam maliyetini %25, enerji kullanımını %80 azaltarak su kullanımını ve sodyum sülfat atıklarını ortadan kaldırıyor." Klausmeier, şirketinin pil üretim sürecinin karbon ayak izini etkilemeyi hedeflediğini savunuyor. Diğer şirketlerin ise pazarın hızla büyümesiyle verimsiz bir süreci ölçeklendirdiğini belirtiyor. Klausmeier'ın iddiasına göre, "Bu tesisler yılda 200 milyon galon su kullanıyor. Katot malzemesi, genellikle pil paketinin maliyetinin %50 70'ini oluşturuyor." Pil bileşeni şirketi Natrion'ın kurucu ortağı ve CEO'su Alex Kosyakov'a göre, lityum iyon katotları ve piller için tipik üretim süreci çok fazla adımdan oluşuyor.
Sodyum İyon Pilleri Geliştirme
Lityum iyon pillerini elektrikli araç pazarına tedarik ettikten sonra Northvolt, gizlice bir sodyum iyon pil teknolojisi üzerinde çalıştı ve şimdi bunun hakkında konuşmak için hazır olduklarını belirtiyor. Şirketin sodyum iyon programı kıdemli yöneticisi Andreas Haas'a göre, "İki yıl boyunca sodyum iyon teknolojimizin aslında piyasadaki en iyi performansa sahip olduğu noktaya geldik. Gördüğümüz kadarıyla kilogram başına 160 watt saat seviyesindeyiz, bu da mevcut demir fosfat pillerle eşdeğer." Sodyum iyon pilleri, enerji depolama uygulamaları için tasarlanmıştır. Bu pillerin sürdürülebilirlik, güvenlik ve maliyet avantajları bulunmaktadır. Sodyum iyon piller için, Northvolt Prusya Beyazı’nı bir katot olarak kullanıyor. Bu, 1704'te Berlinli bir ressam tarafından sentezlenen demir bazlı bir pigmenttir. 2012'de lityum iyon piller için Nobel Kimya Ödülü kazanan John Goodenough, yapısal olarak sodyum iyonlarını içerebileceği için bu pigmentin umut verici bir katot malzemesi olduğunu keşfetti.
Alternatif Malzemeler
Sodyum iyon teknolojileri ticari gelişimin yanı sıra akademik dünya tarafından da incelenmektedir. California Üniversitesi, Los Angeles, bu yıl Yenilenebilir Enerji için Kullanıma Yönelik Gerilim Optimizasyonu Merkezi (STORE) adını taşıyan yeni bir merkez açacağını duyurdu. Bu merkez, önceki bir merkez olan Synthetic Control Across Length scales for Advancing Rechargeables (SCALAR)’ın yerini almaktadır. Her iki merkez de ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilmekte olup California'da bölgesel akademik ortaklara sahiptir.
Bu yeni merkezin odak noktası, sodyum iyonlarının lityum iyonlarından çok daha büyük olmasının ve kristal yapılarına hızlı ve tekrarlanabilir bir şekilde sokulup çıkarılmasının daha zor olmasıdır. Bu nedenle, yeni merkezin amacı, sodyum sisteminden daha düşük maliyetli bir şekilde lityum iyon pillerine benzer performans elde edebilmek için sodyum iyon piller için kristal yapılar, anotlar ve katotlar oluşturmaktır.
Karşılaştırma için, lityum veya sodyum metal alaşımlarına konulabilir ve bunlar tamamen plastik ve amorf hale gelebilir. Çoğunlukla pil bileşenleri kırılgandır kırıldıklarında elektrik devresi zarar görebilir.