Pil teknolojisi dijital cihazlara, elektrikli araçlara veya şebekeden bağımsız evlere güç sağlamak için kullanabileceğimiz ticari ürünler açısından çok az sonuç veren alanlardan biri. Geleneksel lityum iyon pillerle karşılaştırıldığında daha güvenli, daha dayanıklı ve üretimi daha ucuz olan sodyum iyon piller sayesinde bu durum yakında değişebiliyor.
Lityum-iyon pillerin modern enerji depolamanın ön saflarında yer aldığı ve dünya çapındaki elektrifikasyon çabalarının temel itici gücü olduğu bir sır değil. Ancak bunları artan talebi karşılayacak ölçekte üretmek neredeyse imkansız bir iş gibi görünüyor. Lityum üreticileri son yıllarda dünyanın, muhtemelen 2025 gibi yakın bir zamanda, lityum kıtlığıyla karşı karşıya kalabileceği konusunda uyarıda bulunmuştu.
Sodyum iyon piller ile gelen yenilikler
Katkıda bulunan en büyük faktör, lityumun seramik ve ilaç endüstrilerinde kullanılan bir metal olmaktan çıkıp birkaç on yıl içinde en çok talep gören metallerden biri haline gelmesi. Dünyanın en büyük lityum madenciliği şirketlerinden biri ve ABD lityum rönesansına öncülük eden Albemarle, üretim kapasitesini 2030 yılına kadar yıllık 500.000 tona çıkarmayı planlıyor. Ancak bunun yine de öngörülen talebi karşılamak için yeterli olmayacağını söylüyor.
Sodyum iyon pilin devreye girdiği yer burasıdır. Lityum iyon kadar ilgi görmese de elektrifikasyon rüyasını gerçeğe dönüştürebilecek en büyük teknolojik buluşlardan biri olmaya hazırlanıyor. Sodyum iyon piller, lityum iyon pillere benzer bir tasarıma sahiptir ve aynı veya benzer endüstriyel işlemler kullanılarak üretilebiliyor. Bu tür pillerde, katottaki lityum iyonlarının yerini sodyum iyonları alıyor ve elektrolitteki (akü elektrotları arasındaki şarjı sağlayan sıvı) lityum tuzları, sodyum tuzlarıyla değiştiriliyor.
Sodyum iyon piller yeni bir kavram değil,. Ancak bunları geniş ölçekte üretme fikri son yıllarda ilgi görmeye başladı. Sodyum lityumdan önemli ölçüde daha fazla miktarda bulunur, bu nedenle kaynaklanması daha ucuz ve kolaydır, aynı zamanda jeopolitik gerilimlere karşı daha az savunmasızdır. Bu yazının yazıldığı an itibariyle, sodyum karbonatın fiyatı metrik ton başına 286 dolar seviyesinde yer alırken, pil sınıfı lityum karbonatın maliyeti metrik ton başına 20.494 dolar gibi çok yüksek bir rakama ulaşıyor. Tokyo Bilim Üniversitesi’ndeki Japon araştırmacılardan oluşan bir ekip, nanoyapılı sert karbon kullanarak sodyum iyon piller için yüksek kapasiteli bir katot geliştirdiklerini açıkladı. Ortaya çıkan hücreler, kg başına 312 Wh’ye kadar enerji yoğunluklarına ulaşabiliyor. Bu, lityum demir fosfat pillerin yaklaşık iki katı. Olayları bir perspektife oturtmak gerekirse, bu aynı zamanda on yıldan biraz daha uzun bir süre önce en gelişmiş sodyum iyon pillerin elde ettiği enerji yoğunluğunun 1,6 katı. Sodyum iyon pillerin bir başka avantajı da, kullanılan kimyaya bağlı olarak -30°C ila 60°C (-22°F ila 140°F) ve hatta 80°C gibi daha geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına dayanabilme yetenekleri.