RWTH Aachen Çin sodyum hücresini parçaladı – Tesla'ya bu kadar yakın

Aachen'den araştırmacılar Hina pilini analiz etti. Tesla ile aynı tasarım yöntemini kullanıyor ancak kışın şarj olurken hala zayıflıklar gösteriyor.

Lityum içermeyen bir pil Tesla'nın hücresel teknolojisine ayak uydurabilir mi? RWTH Aachen Üniversitesi'ndeki araştırmacılar şimdi şaşırtıcı derecede net bir cevap veriyor.

Pil araştırmacısı Moritz Schütte liderliğindeki ekip, Çinli üretici Hina Battery'nin 33140 formatındaki 120 silindirik sodyum iyon hücresini inceledi ve yerleşik lityum iyon üretiminin arkasına saklanması gerekmeyen bir üretim kalitesi keşfetti.

Çalışma Mayıs ayının sonunda dergide yayınlandı. Hücre fizik bilimini geri getiriyor.

Dahili ohmik direnç, 120 hücrenin tamamına yalnızca %5,3 oranında yayıldı; bu, karmaşık lityum iyon hatlarından da bilinen bir değerdir. Schütte, EurekAlert'teki bir basın açıklamasında, “Hücrelerin tekdüzeliği bizi hoş bir şekilde şaşırttı” dedi.

Hücreler 3,0 V nominal voltajda 10 Ah sağlar ve 110 Wh/kg enerji yoğunluğuna ulaşır.

Tesla'nın tasarım numarası zaten Hina hücresinde

Özellikle dikkate değer: Aachen araştırmacıları, içinde çift alüminyum akım toplayıcı bulunan, masa üstü tasarımı olarak adlandırılan bir tasarım buldular.

Bu çizgisiz tasarımla klasik durdurma tırnaklarına artık gerek yok. Bunun yerine, toplayıcı elektrotla tüm uzunluğu boyunca temas ederek elektrik direncini azaltır ve ısıyı daha eşit bir şekilde dağıtır.

Tesla'nın 4680 formatı gibi geniş formatlı yuvarlak hücrelerinde kullandığı mimari tam olarak budur. Araştırma ekibi, Çinli bir sodyum hücresi üreticisinin bu prensibi seri üretimde zaten benimsemiş olmasına şaşırdı.

Donda güçlü deşarj, sıfır derecenin altında zayıf şarj

Performans testleri etkileyici bir tablo çizdi: oda sıcaklığında hücre, agresif 4°C'de bile tam nominal kapasitesini koruyor. (C oranı boşalma oranını gösterir: 4C'de pil yalnızca 15 dakikada tamamen boşalır.) Aşırı koşullar altında bile, hücre 25 santigrat derecede şarj edilip eksi 20 santigrat derecede boşaldığında, kullanılabilir enerjinin yüzde 82'sinden fazlası hala mevcuttur.

Ancak donma sıcaklıklarında şarj olurken performans düşer: Eksi 20 santigrat derecede, kullanılabilir kapasite yaklaşık %56'ya düşer çünkü iç direnç 5 mΩ'dan 496,5 mΩ'a patlar.

Schütte, “Düşük sıcaklıklarda şarj etmek açık bir zayıf nokta olmaya devam ediyor” diye itiraf ediyor.

Ekip ayrıca bilgisayarlı tomografiyi kullanarak şarj-deşarj döngüsü sırasında 12,7 mm'lik bir elektrolit yer değiştirmesi, yani %22,3'lük bir bağıl hacim değişikliği gösterdi.

Katotta araştırmacılar, eşit olmayan şekilde mekansal olarak dağılmış bakır zenginleştirmelerine sahip yeni bir katmanlı oksit bileşimi (NaCu₁/₉Ni₂/₉Fe₁/₃Mn₁/₃O₂) belirlediler.

Schütte'e göre bu keşif “performans ve yaşlanmadaki rolüne ilişkin ilginç soruları” gündeme getiriyor.

Lityum yerine sodyum: Arabalardaki ucuz akü ne zaman gelecek?

Sodyum dünya çapında bol miktarda bulunur ve örneğin sofra tuzundan elde edilebilir. Bu, sodyum piliyle ilgili yakın zamanda yayınlanan önde gelen bir makalede belirtildiği gibi, Kovid salgını sırasında fiyatı ton başına 76.000 avroya kadar yükselen lityum hidroksite olan bağımlılığı ortadan kaldırıyor.

Ancak en iyi lityum pillerle karşılaştırıldığında daha düşük enerji yoğunluğu, uzun yol araçları için bir engel olmaya devam ediyor.

Çin'de teknoloji halihazırda seri üretim yolunda ilerliyor: CATL ve Changan Automobile, Şubat 2026'da dünyanın ilk seri üretilen sodyum iyon aracı olduğunu iddia ettikleri aracı tanıttı; pazara sunulmasının 2026 ortasında yapılması bekleniyor. Yakın zamanda yapılan CATL duyurusuna göre, tam seri üretimin 2026 sonuna kadar beklenmesi beklenmiyor.

CATL'nin Naxtra bataryası 175 Wh/kg'a kadar ulaşıyor ve 400 km'nin üzerinde tamamen elektrikle menzil sağlıyor. Precedence Research'e göre küresel sodyum iyon pazarının 2025'te 1,39 milyar dolardan 2034'e kadar 6,83 milyar dolara çıkması bekleniyor.

Aachen araştırmacıları daha sonra 0 santigrat derecenin altındaki şarjı iyileştirmek istiyor. Schütte, “Sert karbon anotlar ve elektrolit formülasyonlarındaki ilerlemeler özellikle umut verici olabilir” dedi. Çalışma Federal Araştırma, Teknoloji ve Uzay Bakanlığı ile Federal Ekonomik İşler ve Enerji Bakanlığı tarafından finanse edildi.