Finland’dan henüz tanınmayan bir startup bu yıl şok edici bir açıklama yaptı: Katı hal bataryalarını nihayet çözdüğünü duyurdu.
Verge Motorcycles’ın bir yan kuruluşu olan Donut Lab, uzun zamandır “bataryaların Kutsal Kasesi” olarak görülen katı hal bataryasının bu yıl üretime geçeceğini belirtti.
Batarya uzmanları, doğal olarak şüpheciydi. Sonuçta, katı hal bataryaları, yapay genel zeka ve hiperloop ile birlikte, sürekli iki yıl uzakta gibi görünen teknolojilerden biri. Bu alandaki çoğu meşru çaba, akademik veya ticari olsun, belirli bir seviyede yayımlanmış araştırmalara veya tanınmış isimlere sahipken, Donut Lab birdenbire ortaya çıkmış gibiydi; alanda tanınan herhangi bir araştırmacı veya önceki bir varlık yoktu. Bu izlenebilirlik eksikliği, startup’ın güvenilirliği hakkında derhal endişeler doğurdu.
“Yapmadıklarını söyleyemem,” diyor Maryland Enerji İnovasyon Enstitüsü direktörü ve katı hal bataryaları ile katı oksit yakıt hücreleri konusunda uzman olan Eric Wachsman. “Tek söyleyebileceğim, bunu gösteremedikleri.”
Şüphecilik gerçekten haklı görünüyor, özellikle de katı hal hayalini peşinden koşan birçok insanı düşündüğünüzde. Bu belirsiz startup’ın Toyota, Stellantis ve tüm Çin ulusunu geçmesini gerçekten mi beklemeliydik? Şansları aleyhteydi.
Donut Lab, bu şüpheyi öngörmüş gibi görünüyor ve geçen Şubat’ta, katı hal bataryasının gerçekten var olduğuna dair bağımsız testleri yayınlamak için bir platform olan idonutbelieve.com adında bir web sitesi başlattı. Startup, birkaç hafta içinde, bataryasının gerçekten öne sürdüğü gibi hızlı şarj edilebilir, yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir katı hal bataryası olduğunu kanıtladığını iddia ettiği üçüncü taraf sonuçlarını, devlet destekli Finlandiya VTT Teknik Araştırma Merkezi’nden yayınladı.
“Kanıtı sunduğumuzda direniş kaybolmayacak,” diyor Donut Lab CEO’su ve kurucu ortağı Marko Lehtimäki bir videoda. “Sadece yoğunlaşacak, çünkü bu yeni teknoloji sektördeki yerleşik oyuncular için bir tehdit.”
Ancak Donut Lab, bazı önemli bilgileri hâlâ gizli tutuyor. Ocak ayında CES’te startup, katı hal bataryasının enerji yoğunluğunun kilogram başına 400Wh olduğunu belirtti; bu, mevcut lityum demir fosfat (LFP) bataryalarının enerji yoğunluğunun neredeyse iki katı. Dahası, tam şarj olmasının beş dakika sürdüğünü, 100.000 şarj döngüsü ile pratik olarak sonsuz bir ömre sahip olduğunu, sıcaklık ve soğuktan etkilenmediğini (eksi 30 derece ile 100C arasında), nadir toprak elementleri, değerli metaller veya yanıcı sıvı elektrolitler içermediğini açıkladı.
Bu bilgilerin çoğu hâlâ kanıtlanmamış durumda. Beş bağımsız test raporu yayınlamasından sonra bile, startup hâlâ üç kritik metriği: kimyasal yapı, yoğunluk ve döngü ömrü taleplerini göstermeyi başaramadı.
Bahisler oldukça yüksek. Bir şarjla 700-800 mil (yaklaşık 1126-1287 km) gidebilen ve yanıcı elektrolitlerin yerini katı bir maddeyle değiştirdiği için alev alma riski taşımayan bir elektrikli aracı hayal edin.
Lityum iyon bataryalarda, sıvı elektrolitlerin hareketi ısı üretir ve bazı durumlarda bu, bir yangına yol açan “termal kaçak” etkisine dönüşebilir. Karşılaştırıldığında, katı hal bataryaları, bataryadan hızlı şekilde güç çekmeyi (veya gücü geri eklemeyi) daha güvenli hale getirir, bu da teorik olarak bir elektrikli aracı daha hızlı şarj edebilmenize olanak tanır. Yapısal olarak, sıcaklık kontrolüne ayrılan alanın azalmasını da sağlayabilir; bu da şirketlerin aynı boyuttaki paketlere daha fazla batarya hücresi sıkıştırmasına imkan tanır.
Donut bataryasının testlerini gözden geçiren Wachsman, hâlâ önemli endişeler olduğunu belirtti. Örneğin, aşırı ısınma testleri sırasında Donut’un bataryasını çevreleyen poşet, vakum sızdırmazlığını kaybetti. Bataryalarda meydana gelen gaz üretimi — elektrolit ayrışması veya oksijen salınımı gibi süreçler nedeniyle — şişmesine ve poşetin patlamasına neden olabilir. Ancak hücrenin kesin kimyasını bilmeden, Donut’un bataryasının bu arızasının ne kadar önemli olduğunu söylemek zor.
Donut bataryasını bir kenara bırakırsak, katı hal bataryalarının iyi belgelenmiş sorunlar nedeniyle laboratuvardan üretim hattına geçmekte zorlandıkları biliniyor. Bu bataryalar genellikle kısa devreye neden olan metalik çatlaklar (dendritler) oluşumuyla uğraşmaktadır. Bunu, bir ağaç kökünün altında büyümesiyle bir kaldırımı parçalayan çatlaklar gibi düşünebilirsiniz.
Dendritler, batarya geliştiricilerinin baş belası olmuştur. Lityum iyon bataryalarının neden yaygın hale geldiğinin bir nedeni, yaygın kullanılan grafit anodların dendrit oluşumuna karşı daha az duyarlı olmalarıdır.
Ancak yeni keşifler mühendislerin bu engelleri aşmalarına yardım edebilir. MIT’den bir araştırma ekibi, yüksek elektrik akımlarının neden olduğu kimyasal reaksiyonların elektroliti zayıflatırken ayrıca dendrit büyümesine daha duyarlı hale getirdiğini bulan bir çalışma yayımladı. Bu nedenle daha güçlü elektrolitlerin geliştirilmesi tek başına, on yıllardır süregelen dendrit sorununu çözmemiştir. Ayrıca, katı hal bataryalarının vaatlerini gerçekleştirmek için daha kimyasal olarak stabil malzemelerin geliştirilmesinin önemine işaret edebilir.
İlerleme zaten yapılmakta – nerede yoksa – Çin’de. Geçen ay, dünya batarya pazarının neredeyse %40’ını kontrol eden CATL, kilogram başına rapor edilen 500Wh enerji yoğunluğuna sahip katı hal bataryaları için bir patent başvurusu yaptı. CarNewsChina‘ya göre, batarya üreticisi 2027’de küçük ölçekli üretim planladığını duyurdu.
Diğer Çinli şirketler ise hızla ilerliyor. Otomobil üreticisi FAW yakın zamanda 500Wh/kg enerji yoğunluğuna sahip “sıvı-katı hal” lityum zengin mangan hücresinin araç entegrasyonu için hazır olduğunu açıkladı.
Çin zaten on yılın sonuna kadar seri üretim için altyapı oluşturuyor ve bu tarihte teknolojinin olgunlaşmasını umut ediyor. Neden etmesinler ki? Bu, yıllardır elektrikli araçlar ve batarya geliştirmelerini ciddi şekilde değerlendiren bir ülke, dünya tedaratının çoğunu kontrol ediyor.
Farklı şirketler farklı yaklaşımlar benimsiyor. Örneğin, Honda kükürt esaslı elektrolitlere sadık kalmaya devam ediyor. Geçen Ekim ayında Toyota, 2027 veya 2028’de elektrikli araçlarda katı hal bataryalarının pratik kullanımını duyurdu. Mercedes ise, startup Factorial’den bir prototip batarya kullanarak elektrikli EQS sedanına gerçek dünya koşullarında 749 mil menzil elde edebildi.
“Şirketlerin muhtemelen yapacak çok işleri var,” diyor NSF Endüstri-Üniversite İşbirliği Araştırma Merkezi için Katı Hal Elektrik Gücü Depolama Direktörü Alevtina Smirnova. “Çin’de olanlarla burada olanlar arasında kıyaslama yapılacak hiçbir şey yok.”
Donut Lab, iddiaları etrafındaki şüpheciliğin farkında değil gibi görünüyor. 1 Nisan’da Lehtimäki, katı hal bataryalarıyla ilgili bazı tartışmaları ele alan yeni bir video paylaştı. Ayrıca Donut Lab’ın daha üretime uygun ikinci bir batarya versiyonu geliştirdiğini ve bu yıl içinde müşterilere göndermeye başlayacağını açıkladı.
Önemli bir itiraf da oldu: Geniş çapta tartışılan “100.000 döngü” sayısını bir tasarım hedefi olarak nitelendirdi, deneysel olarak doğrulanmış bir sonuç değil. Gerçek testler daha kısa döngülerde gerçekleştirilmiş olup, bilinen değişkenler olan şarj oranı, sıcaklık ve kullanım koşullarına dayalı projeksiyonlar uygulandı.
Sonrasında, daha kısa süreli bir projeye yöneldi: Donut Lab’ın son ürün tanıtımı, “folyo kaplı” bir şapka da içermektedir.
