Kompozit malzemeler, gelişen teknolojiyle birlikte havacılık, otomotiv ve yenilenebilir enerji gibi pek çok alanda vazgeçilmez hale geldi. Özellikle şarj edilebilir bataryalarda, bu malzemelerin kullanımı, elektrikli araçların (EV) yaygınlaşmasını hızlandırdı.
Lityum-iyon bataryaların önemi, küresel karbon emisyonlarını azaltma hedefleri doğrultusunda katlanarak arttı; zira EV’lerin pazarı, 2025 itibarıyla 1 trilyon doları aşan bir hacme ulaştı. Ancak geleneksel bataryaların sınırlı enerji yoğunluğu ve ömür sorunu, araştırmacıları yenilikçi çözümlere yöneltti. Son bilimsel çalışmalar, kompozit malzemelerin bataryalardaki rolünü aydınlattı.
Örneğin, ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan araştırmacılar, karbon-selenyum sülfür kompozitlerini lityum-iyon bataryaların pozitif elektrotlarında kullanarak, enerji yoğunluğunu mevcut teknolojilere kıyasla beş kat artıran bir yapı elde etti. Bu kompozitler, geleneksel lityum geçiş metal oksit elektrotlara alternatif olarak geliştirildi ve tipik bataryaların 120-160 mAh/g kapasitesini aşan performans sergiledi.
Araştırmanın başındaki uzmanlardan biri olan Vijay Murugesan, Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı’ndaki baş malzeme bilimcisi olarak, “Bu kompozitler, bataryaların hacmini küçültürken menzili uzatarak elektrikli araçların pratik kullanımını dönüştürecek” dedi.
Elektrikli araçların ömrü ne kadar? Uzmanlar bu teknolojinin geleceğini değerlendiriyor
Yapısal batarya kompozitleri (SBC’ler) de bu alandaki en heyecan verici gelişmelerden biri. Dünya Ekonomik Forumu’nun 2025 En Etkileyici 10 Teknoloji Raporu’nda öne çıkan SBC’ler, karbon fiberleri elektrot ve yapısal takviye olarak kullanan multifonksiyonel malzemeler.
Chalmers Teknik Üniversitesi’nden Profesör Leif Erik Asp, bu teknolojiyi “araç gövdelerini hem taşıyıcı hem de enerji deposu haline getirerek ağırlığı %50’ye varan oranda azaltan bir adım” olarak tanımladı.
Asp’in ekibi, polietilen oksit bazlı matris kompozitlerle sodyum-iyon yapısal bataryalar geliştirerek, yüksek çekme dayanımı ve enerji depolama kapasitesini birleştirdi. Bu, EV’lerde menzil kaybını önlerken güvenlik standartlarını yükseltti.
Bilimsel literatürde, katı hal bataryalarındaki kompozit katotlar da dikkat çekti. Science Advances dergisinde yayımlanan bir çalışmada, dolgu hizalı kalın (FAST) elektrotlar, iyon ve elektron iletkenliğini artırarak şarj hızını %30 iyileştirdi.
Araştırmayı yöneten ekip, “Kompozit yapılar, katotlardaki kimyasal-mekanik gerilimleri azaltarak batarya ömrünü uzatıyor” yorumunu yaptı.
Çin’deki otonom elektrikli araba fabrikasında 1000’den fazla robot çalışıyor
Benzer şekilde, New Jersey Teknoloji Enstitüsü’nden Profesör Dibakar Datta, yapay zeka destekli araştırmalarda gözenekli kompozit malzemeler keşfederek, lityum-iyon alternatifleri olan multivalent iyon bataryalarını geliştirdi; bu malzemeler, ham madde kıtlığını aşmak için sürdürülebilir bir yol sundu.
Yabancı uzmanlar, bu yeniliklerin küresel etkisini vurguladı.
Leibniz Yeni Malzemeler Enstitüsü Direktörü Profesör Wilfried Weber, “Kompozitler, bataryaların termal yönetimini iyileştirerek yangın riskini minimize ediyor ve çevre dostu bir geçiş sağlıyor” dedi.
Weber’in çalışmaları, polimid ve nanofiber kompozitlerin, lityum-iyon bataryalarda döngü ömrünü iki katına çıkardığını gösterdi.
Öte yandan, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndan (NREL) araştırmacılar, silikon-karbon kompozit anotlar üzerinde odaklanarak, hacimsel genleşme sorununu %400’lük oranda kontrol altına aldı; bu, bataryaların ticari ölçekte uygulanmasını hızlandıracak.
Kompozit malzemeler lityum-iyon bataryaları dönüştürerek elektrikli araç devrimini hızlandırdı.
Araştırmalar, 2030’a kadar EV menzilinin 1000 km’yi aşacağını öngördü. Ancak uzmanlar, ölçeklenebilir üretim ve maliyet düşüşü için daha fazla yatırım gerektiğini belirtti. Bu teknolojiler, sadece otomotivi değil, yenilenebilir enerji depolamasını da yeniden şekillendireceğinin altı çizildi.
