Elektrikli araçlar (EV) pazardaki ağırlığını artırmaya devam ediyor. 2023 yılındaki satış 2022’ye göre yaklaşık %35 artarak 14 milyona ulaştı. EV üreticilerinin 2025 yılı tahminleri ise 20 milyonun üzerinde. Talepteki bu inanılmaz artışa rağmen EV’lerin küresel pazar ağırlığı pil performansındaki problemlerden dolayı istenilen düzeyde değildir. Pil performansını etkileyen bu durum bataryanın ısıya karşı çok duyarlı olmasından kaynaklıdır. EV’deki lityum-iyon batarya 15–35 °C arasında tam performans sağlar. Batarya 15 °C’nin altında çalışırsa kapasitesi düşer ve batarya iç direnci artar. 35 °C’nin üstünde ise bataryada termal kaçak gözlemlenir. Bu ısıl problemler pil ömrünün kısalmasına neden olur. Termal yönetim teknolojilerindeki ilerlemelerle batarya performansı, dolayısıyla EV kullanımı artacaktır.
EV’lerde çeşitli termal yönetim sistemleri (BTMS) kullanılmaktadır. Başlıca kullanılan BTMS’ler;
- hava ve sıvı soğutma,
- termoelektrik tabanlı,
- faz değişim malzemesi (PCM) tabanlı
sistemler olarak sıralanabilir. Kullanılan her BTMS ekonomikliğe ve kullanım tercihine bağlı olarak çeşitli performans değerlerine sahiptir. Örneğin hava soğutma sistemleri oldukça ekonomiktir, fakat yüksek ısıl stres dönemlerinde ısının verimli bir şekilde dağılmasını zorlaştırır. Sıvı soğutma sistemleri, ısı dağıtımında büyük verimlilik gösterir; ancak ekonomik zorlukları beraberinde getirir. Termoelektrik tabanlı sistem, ısı transferi için Peltier etkisi*ni kullanır ve ısı kontrolü sağlar, fakat sıvı soğutma sistemleri gibi yüksek ekonomik masrafları beraberinde getirir. PCM tabanlı sistem, katı ve sıvı fazlar arasındaki geçişlerde oluşan ısı kapasitelerini kullanarak ısıyı bataryadan uzaklaştırır ve termal dengeyi kontrol eder. PCM’ler düşük termal iletkenliğe sahiptir. Isının PCM içindeki yayılması sınırlıdır. Bu sınırlamadan dolayı PCM’nin ısıyı hızlı bir şekilde iletebilmesi için fazladan termal iletken malzemelerin (örneğin; grafit veya metal parçacıkları) kullanılması gerekir. Bu tür bir entegrasyon, PCM’de ısının hızla yayılmasına ve bataryanın etkin bir şekilde soğutulmasına yardımcı olur; fakat PCM’ler yüksek enerji tüketimi gerektiren çalışmalarda yetersiz kalır. Bu yüzden PCM tabanlı sistem hafif EV’lerde tercih edilir.1
EV sektöründe, batarya performansını iyileştirmeye yönelik gelişmeler, yalnızca EV’lerin pazardaki payını artırmakla kalmayıp, aynı zamanda çevresel sürdürülebilirlik açısından da büyük bir önem taşımaktadır. Bataryaların daha uzun ömürlü ve verimli hale gelmesi, doğal kaynakların daha verimli kullanılmasına ve atık bataryaların çevreye olan etkisinin azalmasına katkı sağlayacaktır. Ayrıca bu gelişmeler, EV’lerin karbon ayak izini düşürme potansiyelini güçlendirecek ve küresel ısınmayla mücadelede önemli bir adım olacaktır.2
Sonuç olarak, BTMS’nin önemi bataryanın ömrünü uzatmak ve lityum iyon bataryalarla ilişkili termal sorunları ortadan kaldırmak için çok önemlidir ve batarya teknolojisindeki gelişmeler çevresel sürdürülebilirliğe yol açacaktır.
*Elektrik akımının iki farklı iletken malzemenin birleşim noktasından geçmesi sonucu ısınma veya soğuma etkisi oluşturmasıdır.
Kaynaklar
- Hwang, F. S., Confrey, T., Reidy, C., Picovici, D., Callaghan, D., Culliton, D., & Nolan, C. (2024). Review of battery thermal management systems in electric vehicles. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 192, 114171.
- Niri, A. J., Poelzer, G. A., Zhang, S. E., Rosenkranz, J., Pettersson, M., & Ghorbani, Y. (2024). Sustainability challenges throughout the electric vehicle battery value chain. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 191, 114176.