Bataryalar neden her yıl biraz daha çabuk bitiyor?

ABD’de yürütülen kapsamlı bir araştırmada, bataryaların her şarj ve deşarj döngüsünde insanlarda nefes alıp vermeye benzer şekilde genleşme ve büzülme yaşadığı, bu mekanik hareketin ise uzun vadede bataryaların yapısal olarak zayıflamasına yol açtığı belirlendi.

Texas Üniversitesinin internet sitesinde yer alan bilgilere göre; Texas, Northeastern ve Stanford üniversiteleri ile Argonne Ulusal Laboratuvarından araştırmacıların yer aldığı ekip, farklı alanlarda kullanılan bataryaların zaman içinde neden işlevini yitirdiğini inceleyen bir çalışma gerçekleştirdi. Araştırmanın sonuçları, bilim dünyasının saygın yayınlarından Science dergisinde yayımlandı.

Çalışmada, bataryaların şarj ve deşarj sırasında elektrotlarında meydana gelen değişimleri gerçek zamanlı olarak izleyebilmek için ileri düzey görüntüleme tekniklerinden yararlanıldı. Yapılan gözlemler, her şarj döngüsünde batarya elektrotlarının genişlediğini, deşarj sırasında ise tekrar daraldığını ortaya koydu. Uzmanlar, bu süreci insanların solunum hareketlerine benzeterek “nefes alma” şeklinde tanımladı.

Bu genleşme ve büzülme hareketi, her döngüde batarya bileşenlerinde çok küçük ölçekte bükülmelere neden oluyor. Ancak bu mikroskobik değişimlerin zamanla birikmesi, bataryanın iç yapısında kalıcı hasarların oluşmasına yol açıyor. Araştırmacılar, bu sürecin bataryanın performansını düşürdüğünü ve kullanım ömrünü kısalttığını belirtti. Bu durum bilimsel literatürde “kemomekanik bozulma” olarak adlandırılıyor.

Araştırma ekibinin liderlerinden ve Texas Üniversitesinde görev yapan Doçent Doktor Yijin Liu, bataryaların her “nefes alışverişinde” belirli ölçüde geri döndürülemez bir hasar oluştuğunu vurgulayarak, “Bataryanın her ‘nefesinde’ bir dereceye kadar ‘geri dönülmezlik’ meydana geliyor. Bu etki zamanla birikiyor ve sonuçta ciddi yapısal hasara yol açıyor” değerlendirmesinde bulundu.

Araştırmanın yazarlarından ve Argonne Ulusal Laboratuvarında görev yapan Jason Croy ise bataryaların dayanıklılığını artırmaya yönelik çalışmaların önemine dikkat çekti. Croy, “Elektrotların tasarımının baskıya karşı tepkilerini nasıl etkilediğini anlamak, bataryaların yapabileceklerinin sınırlarını zorlamada kritik bir adım” ifadelerini kullandı. Croy ayrıca, bu alanda geliştirilecek yeni teknolojilerle bataryaların kullanılabilirliğinin ve ömrünün önemli ölçüde artırılabileceğini belirtti.

Araştırmacılar, elde edilen bulguların özellikle elektrikli araçlar ve enerji depolama sistemleri açısından büyük önem taşıdığına işaret ederken, daha dayanıklı ve uzun ömürlü bataryalar geliştirilmesinin önünü açabileceğini ifade etti. Çalışmanın, ABD Enerji Bakanlığına bağlı Araç Teknolojileri Ofisi tarafından finanse edildiği bildirildi.