60 kilovat-saat (kWh) kapasiteli ortalama lityum iyon akü ağırlığının yaklaşık 185 kg olduğunu biliyor muydunuz? İşte size kullanılan minerallerin kilo kilo ağırlıkları…
Elektrikli Araç Bataryasındaki Önemli Mineraller ile İlgili Detaylı Bilgiler
Hemen hemen her elektrikli aracın (EV) içinde araca güç sağlamaya yardım eden ve birkaç önemli minerale bağımlı olan lityum iyon akü bulunur.
Bazı mineraller, elektrik akımının akışının sağlanması için batarya hücresi içinde karmaşık parçalar oluşturur. Diğer mineraller ise hücrenin kasasını dışarıdan kazara hasar görmekten korur.
Bu bilgilendirme grafiği, elektrikli araç aküsündeki önemli minerallere dair detaylı bilgi verilmesi amacıyla Avrupa Taşımacılık ve Çevre Federasyonu'ndan edinilen verileri kullanmaktadır.
Akü Mineralleri Karışımı
60 kilovat-saat (kWh) kapasiteli ortalama bir aküdeki hücreler (örneğin, Chevy Bolt marka araçlarda kullanılanla aynı boyutta olan), yaklaşık 185 kilogram mineral kullanmıştır. Bu rakama elektrolitteki, bağlayıcıdaki, ayırıcıdaki ve akünün dış kaplamasındaki malzemeler dahil değildir.
Katot, en geniş mineral çeşitliliğini içerir ve olasılıkla akünün en önemli ve pahalı bileşenidir. Katodun bileşimi, akünün performansını önemli ölçüde belirler ve her mineral özgün fayda sağlar.
Örneğin, elektrikli araçlarda kullanılan akülerin %72'sini oluşturan NMC akülerinde lityum ile birlikte nikel, mangan ve kobalt’tan oluşan katot yer alır. Bu akülerdeki daha yüksek nikel içeriği, enerji yoğunluğunu veya birim hacim başına depolanan enerji miktarını artırarak, elektrikli aracın sürüş menzilini artırır. Kobalt ve mangan genellikle NMC akülerinde stabilizatör görevi görerek güvenliklerini artırır.
Toplamda, katottaki malzemeler günümüzde üretilen ortalama aküdeki mineral ağırlığının % 31,3'ünü oluşturur. Bu rakama, nikel-kobalt-alüminyum (NCA) katot kimyasallarının yanı sıra, akünün başka kısımlarında kaplama ve akım toplayıcılar için de kullanılan alüminyum dahil değildir.
Bu arada grafit, göreceli olarak düşük maliyeti, bolluğu ve uzun kullanım ömrü nedeniyle anotlar için tercih edilen malzeme olmuştur. Anodun tümü grafitten oluştuğundan, akünün tek başına en büyük mineral bileşenidir. Diğer malzemeler arasında anot için akım toplayıcı olarak kullanılan bakır ile hücreyi dış hasardan koruyan ve kaplamada yer alan çelik bulunur.
Kimyasal Olarak Bağlı Mineraller
Farklı katot mineral bileşimlerine sahip birkaç türde lityum iyon aküsü mevcuttur. İsimleri tipik olarak mineral bileşimlerini yansıtır.
Örneğin:
- NMC811 akülerinde katot bileşimi:
%80 nikel
%10 manganeze
%10 kobalt
- NMC523 akülerinde katot bileşimi:
%50 nikel
%20 manganez
%30 kobalt
60kWh kapasiteli çeşitli akülerin kimyasalları için mineral içeriklerin nasıl farklılık gösterdiği aşağıda sunulmuştur:
Tablo 2
Sık şarj edilmeye gereksinim duymayan, daha yüksek menzilli elektrikli araçlar talep eden tüketiciler için nikel açısından zengin katotlar yaygınlaşmıştır. Aslında, nikel bazlı kimyasallar, yeni elektrikli araçlarda kullanılan akü kapasitesinin yaklaşık %80'ini oluşturmaktadır.
Lityum demir fosfat (LFP) aküler, nikelden faydalanmaz ve tipik olarak daha iyi değerde daha düşük enerji yoğunlukları sunar. Katotta lityum hidroksit bileşikleri kullanan nikel bazlı akülerin aksine, LFP aküler, daha ucuz bir alternatif olan lityum karbonat kullanır. Tesla, yakın zamanda standart menzilli otomobiller için LFP katotlarını kullanma konusunda birkaç Çinli otomobil üreticisine katılmıştır ve bu gelişme, lityum karbonat fiyatını rekor seviyelere çıkarmıştır.
Elektrikli araç aküsü piyasası halen erken evrelerindedir ve ileride daha da büyümesi beklenmektedir. Akü kimyasalları sürekli gelişmektedir ve otomobil üreticileri farklı özelliklere sahip yeni modelleri piyasaya sundukça, hangi yeni katotların kullanıldığını görmek de ilginç olacaktır.
Visual Capitalist’ten derlenmiştir.
