Batarya teknolojisi

Sosyal Medya Uzmanı Deniz Unay

Elektrik enerjisinin kimyasal enerji olarak depolanmasını sağlayarak ihtiyaç duyulması halinde bu enerjiyi elektrik enerjisi olarak veren bataryalar, şarj edilebilir veya tek kullanımlık olmak üzere farklı türlerde sınıflandırılabilir. Toplam depolanan enerji miktarı temelde bataryanın kapasitesini gösteren unsurlar arasında yer almaktadır. mAh ile ifade edilen değerinin yüksek olması da batarya kapasitesinin yüksek olduğunu belirtmektedir.

BAŞLICA BATARYA ÇEŞİTLERİ

Elektik enerjisinin kimyasal enerji olarak depolanması ve istenildiğinde elektrik enerji olarak kullanılmasını sağlayan bataryalar günümüzde birçok farklı çeşidiyle birlikte farklı alanlarda kullanılır. Pil hücrelerinin depoladığı enerji miktarı bataryaların kapasitesini oluştururken kapasitelerine göre türlerinde de çeşitli farklar görülebilir. Şarj edilebilir olması ve kapasitelerine göre sınıflandırılan bu bataryalar arasında Ni – Cd (Niketl Kadmiyum) bataryalar şarj edilebilir benzerleri arasından daha ucuz fiyatlara sahip olmasıyla ayrılmaktadır. Ortalama 600 ila 1000 defa şarj edilebilir özellikteki bir bataryadır. Her biri farklı özellikler taşıyan ve günümüzde yaygın kullanım alanlarına sahip başlıca batarya çeşitleri aynı zamanda fiyatlarında göre de sınıflandırılabilir. Ni – Cd, Ni – Mh, Li – İon vb. bilinen başlıca bataryalar yaygın kullanım alanlarına sahiptir. Bu bataryalar arasında özellikle Li – Ion piller şarj edilebilir diğer bataryalara nazaran daha güçlü bir yapıdadır. Geçmişte daha çok küçük elektronik eşyalarda kullanımına rastlanan bataryalar günümüzde otomobillerde dahi kullanılmaya başlamıştır. Sürekli gelişen teknolojik unsurların yanında enerjiyi sağlayacak olan batarya teknolojisinin gelişme kaydetmemesi ise önemli bir sorunun ortaya çıkmasına neden olacaktır.

Tekrar kullanılabilen batarya teknolojileri

Şarj edilerek tekrar tekrar kullanılabilen bataryalar sayesinde günümüzde birçok alanda farklı teknolojik gelişmeler yaşanmıştır. Bu tür bataryalarda temel prensip elektrik üretiminin batarya içinde neden olduğu kimyasal reaksiyon ters yönde elektriğin verilmesinin ardından ters yönde kimyasal reaksiyon gösterebilecek ürünler olarak tanımlanabilir. Araçlar, alarm sistemleri ve kesintisiz güç ihtiyacı duyulan pek çok alanda Kurşun – asit pillerin kullanımı yaygındır. Şarj edilebilir bataryalar arasında yaygın olanlar arasında lityum – iyon piller özellikle yüksek şarj yoğunluğu nedeniyle dizüstü bilgisayar, cep telefonları vb. araçlarda kullanımı yaygınlaşmıştır. Benzer şekilde lityum – iyon polimer pillerde lityum iyon pillerle aynı karakteristik özelliklere sahiptir. İki batarya arasındaki temel fark lityum – iyon polimer bataryanın daha az şarj yoğunluğuna sahip olmasıdır. Şarj edilebilir bataryalar arasında günümüzde sodyum – sülfür, nikel – demir, nikel metal hidrit ve nikel – kadmiyum batarya teknolojileri geniş bir kullanım alanına sahiptir. Pillerin bir araya gelerek oluşturdukları pil grupları olarak tanımlanan bataryalar son yıllarda hızlı şarj edilebilir ve uzun süre çalışabilir özellikleriyle dikkat çekmektedir.

BATARYA TEKNOLOJİSİNDEKİ YENİ GELİŞMELER

Batarya teknolojisi alanında yapılan en önemli çalışmalar özellikle uzun süre şarj etme ihtiyacını ortadan kaldıracak bataryaların geliştirilmesi yönünde devam ediyor. Piller yeni batarya teknolojileri sayesinde çok daha uzun süreli olarak kullandırılabilecek. Son olarak bu alanda yapılan yeni çalışmalardan biri Maryland Üniversitesi tarafından yapıldı. Geliştirilen yeni elektrolit söz konusu çalışma kapsamında silikonun üzerinde koruyucu bir katman yaratılarak tasarlandı. Kararlı ve silikon anot parçacıklarında meydana gelen kabarmalarla ortaya kendini gösteren batarya, koruyucu katmanın içine doğru kabarma olasılığının da ortaya çıkmasını sağlamıştır. Batarya teknolojisi alanında yapılan en yeni çalışmalar ile yakın gelecekte yeni batarya çalışmaları ile büyük sonuçların elde edilmeleri bekleniyor. Yapılan bu çalışmada ayrıca mikro düzeyde alaşım anotları kullanılarak bataryanın enerji yoğunluğunun ciddi bir seviyede artırılmasının sağlandığı ifade edilmiştir. Cihazların uzun süreli olarak enerjiye sahip olmaları ve daha kısa sürede şarj edilerek daha uzun sürede çalışmalarını sağlamak için yeni batarya teknolojileri üzerinden çalışılması gerekmektedir. Teknolojik diğer gelişmelerle paralel bir şekilde devam etmemesi halinde önemli yeni sorunların ortaya çıkması mümkündür.

Kullanıldığı başlıca alanlar

Bataryaların en fazla kullanım alanlarını iletişim teknolojilerinde kullanılan cihazlarda görmek mümkündür. Cep telefonları, bilgisayarlar başta olmak üzere elektronik pek çok cihaz için batarya kullanımı mümkündür. Elektrikli otomobiller ve bisikletlerde de batarya teknolojilerinin kullanılmaya başlamasının ardından batarya üreticisi firmaların bu alanda yenilikçi çalışmaları da ortaya çıkmıştır. Elektrikli araçlar, denizcilik ekipmanları, elektronik eşyalar, oyuncaklar, yangın ve güvenlik sitemleri, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi pek çok farklı alanda batarya teknolojisi kullanılır. Depolama kapasiteleri, kullanım alanları ve şarj edilebilirliklerine göre batarya teknolojilerinin kullanımı son birçok teknoloji açısından önemli bir yere sahiptir.

Lİ – İONPİL TEKNOLOJİSİ VE YARARLARI

Batarya teknolojisinde dikkat çeken önemli ve en son çalışmalar arasında yer alan Li – ion pillerde anot karbon kullanılır. Basit bir tanımlamayla dondurulabilir pil çeşidi olarak ifade edilen bu bataryalar, cep telefonu ve dizüstü bilgisayar başta olmak üzere sayısız alanda kullanılır. Yaklaşık 3,6 volt potansiyelde enerji üretim gerçekleştiren batarya, günümüzde teknolojisinde yaşanan gelişmeler sayesinde daha güçlü bir şekilde üretilebilmektedir. Li – ion bataryaların sunduğu en önemli avantaj şarj edilebilir pillere nazaran çok daha güçlü olmasıdır. Daha hafif bir yapıda ve şarj sonrasında uzun süre çalışabilir olması sebebiyle yaygın olarak tercih edilir. Kullanılmadığı sürelerde daha yavaş boşalan batarya, soğuk havalarda diğer pillere göre daha iyi çalışırlar. Ayrıca Li – ion pillerin ayda yüzde 5 oranında boşaldığı belirlenmiştir. Bu oran NiMh ve NiCd piller yüzde 20 – 30 oranında tespit edilmiştir. Bu tip bataryaların içinde büyük oranda gerilim regülatörü bulunur. Özellikle Lityum iyon bataryaların hafıza etkisi sorununa sahip olmaması nedeniyle tam boşalma beklenmeden şarj edilmesine gerek duyulmaz. Benzer şekilde şarjın yarıda kesilmesi de pil ömrü açısından olumsuz yönde bir etkiye neden olmayacaktır.

Gelecek ne getirecek?

Dünya genelinde temiz ve yenilenebilir enerji kullanımını yaygınlaşmasına bağlı olarak batarya teknolojilerinde de ciddi gelişmeler yaşanmaktadır. Günümüzde yaygın olarak lityum – iyon piller batarya teknolojilerinde yaygın biçimde kullanılsa da yakın gelecekte farklı batarya teknolojileriyle tanışılması mümkündür. Katot adı verilen pozitif elektrot ve anot adı verilen negatif elektrot ile bir ayrıcı ve bir de elekrolit taşıyan bir veya daha fazla hücre paketleri olarak tanımlanan bataryalar kapasitelerine ve yeniden şarj edilebilirliklerine göre sınıflandırılabilir. Günümüzde akıllı teknolojik sistemlerin gelişmesine rağmen batarya teknolojisinin istenilen düzeyde olmaması enerji cihazların beklenen performansta olmasını engellemektedir. Uzun yıllar ciddi bir yenilik görülmeyen batarya teknolojileri alanında yakın gelecekte devrim niteliğinde farklı teknolojilerin kullanılmaya başlaması bekleniyor. Gelecekte kullanımının yaygınlaşması öngörülen en önemli şarj modelleri arasında kablosuz şarj sistemleri dikkat çekmektedir. Endüktif şarj yaygın bir sistem olsa da Wi – Fi gibi manyetik dalgalar kullanılarak bataryaların şarj edilmeleri oldukça zorlu olduğu ifade ediliyor