Gelişmiş EV Pilleri Laboratuvarlardan Seri Üretime Geçiyor


SAN JOSE, Kaliforniya — Yıllardır Silikon Vadisi’nden Boston’a kadar olan laboratuvarlardaki bilim adamları, elektrikli araçların dakikalar içinde şarj olmasına ve şarjlar arasında yüzlerce kilometre yol kat etmesine olanak sağlayacak, bulunması zor bir kimyasal, mineral ve metal iksiri arıyordu. şu anda mevcut olan pillerden çok daha düşük maliyet.

Şimdi o bilim adamlarından birkaçı ve kurdukları şirketler bir dönüm noktasına yaklaşıyor. Yeni nesil pil hücreleri üretmek için fabrikalar kuruyorlar ve otomobil üreticilerinin teknolojileri yol testlerine başlamasına ve güvenli ve güvenilir olup olmadıklarına karar vermesine izin veriyorlar.

Fabrika operasyonları çoğunlukla ölçek olarak sınırlıdır ve mükemmel üretim teknikleri için tasarlanmıştır. Yüksek performanslı akülü otomobillerin galerilerde görünmesi birkaç yıl, akülerin makul fiyatlı otomobillerde bulunması ise daha da uzun sürecek. Ancak montaj hattı üretiminin başlaması, elektrikli mobilitede bir devrim için umut verici bir beklenti sunuyor.

Teknolojiler seri üretilebilirse, elektrikli araçlar kolaylık sağlamak için fosil yakıtlı araçlarla rekabet edebilir ve fiyatlarını düşürebilir. Otomobil trafiğinden kaynaklanan zararlı emisyonlar önemli ölçüde azaltılabilir. Teknolojilerin mucitleri, henüz değillerse, kolayca milyarder olabilirler.

Yeni tür piller ve pil malzemeleri üzerinde çalışan düzinelerce acemi şirket için, manastıra kapalı laboratuvarlardan gerçek dünyanın zorlu koşullarına geçiş bir gerçek anıdır.

Bir fabrikada milyonlarca pil hücresi üretmek, kirleticileri en aza indirmek için tasarlanmış bir temiz odada birkaç yüz pil üretmekten çok daha zordur.

San Jose, Kaliforniya’da bir pil üreticisi olan QuantumScape’in kurucusu ve CEO’su Jagdeep Singh, “Çalışma hakkına sahip bir malzemeye sahip olmanız, onu çalıştırabileceğiniz anlamına gelmez” dedi. Silikon Vadisi. “Kusursuz ve yeterince yüksek tekdüzeliğe sahip bir şekilde nasıl üretileceğini bulmalısınız.”

Riske ek olarak, teknoloji hisselerindeki düşüş, halka açık olarak işlem gören pil şirketlerinden milyarlarca dolarlık değer kaybetti. Üretim operasyonları kurmak ve personeline ödeme yapmak için ihtiyaç duydukları parayı toplamak onlar için o kadar kolay olmayacak. Çoğunun geliri çok azdır veya hiç yoktur çünkü henüz bir ürün satmaya başlamamışlardır.

QuantumScape, 2020’de halka açıldıktan kısa bir süre sonra borsada 54 milyar dolar değerindeydi. Son zamanlarda yaklaşık 4 milyar dolar değerindeydi.

Bu, şirketin San Jose’de, her şey yolunda giderse, 2024 yılına kadar, arabaların 10 dakikadan daha kısa sürede yeniden şarj edilmesini sağlayan yüz binlerce hücreyi yok edebilecek bir fabrika ile ilerlemesini engellemedi. Otomobil üreticileri, pillerin zorlu yollara, soğuk çarpmalara, ısı dalgalarına ve araba yıkamalarına dayanıp dayanamayacağını test etmek için fabrikanın çıktısını kullanacak.

Otomobil üreticileri ayrıca, pillerin elektriği depolama yeteneklerini kaybetmeden yüzlerce kez şarj edilip edilemeyeceğini, bir çarpışmadan alev almadan kurtulup kurtulamayacaklarını ve ucuza üretilip üretilemeyeceklerini bilmek isteyecekler.

Tüm yeni teknolojilerin mucitlerinin vaatlerini yerine getireceği kesin değil. Artık pil malzemeleri konusunda danışman olan eski bir Tesla yöneticisi olan David Deak, daha kısa şarj süreleri ve daha uzun menzil pil ömrü pahasına gelebilir, dedi. Bay Deak, “Bu yeni malzeme konseptlerinin çoğu büyük performans ölçütleri getiriyor ancak başka bir şeyden ödün veriyor” dedi.

Yine de, Volkswagen, Bill Gates ve Silikon Vadisi’nden kim kimdir figürlerinin desteğiyle QuantumScape, tüm bu gereklilikleri yerine getirebileceğini iddia eden şirketlere ne kadar inanç ve para yerleştirildiğini gösteriyor.

Daha önce telekomünikasyon ekipmanı üreten bir şirket kuran Bay Singh, Tesla’nın ilk üretim aracı olan Roadster’ı satın aldıktan sonra 2010 yılında QuantumScape’i kurdu. Rağmen Roadster’ın meşhur güvenilmezliğiBay Singh, elektrikli arabaların geleceğin olduğuna ikna oldu.

“Ne olabileceğine dair bir fikir vermek yeterliydi” dedi. Anahtarın, daha fazla enerji depolayabilen bir pil olduğunu ve “bunu yapmanın tek yolunun yeni bir kimya, bir kimya atılımı aramak olduğunu” fark etti.

Bay Singh, Stanford Üniversitesi’nde profesör olan Fritz Prinz ve Stanford’da araştırmacı olan Tim Holme ile birlikte çalıştı. Google ve Amazon’daki ilk yatırımcılar arasında yer almasıyla ünlü John Doerr, tohum parası sağladı. Tesla’nın kurucu ortaklarından JB Straubel, bir başka erken destekçiydi ve QuantumScape’in yönetim kurulu üyesiydi.

Yıllarca süren deneylerden sonra, QuantumScape, pillerin pozitif ve negatif uçlarını ayıran ve kısa devrelerden kaçınırken elektronların ileri geri akmasına izin veren bir seramik malzeme geliştirdi – tam bileşimi bir sır. Teknoloji, bir pilin pozitif ve negatif kutupları arasında enerji taşıyan sıvı elektrolit yerine katı bir malzemenin değiştirilmesini mümkün kılıyor ve bu da pilin pound başına daha fazla enerji paketlemesine izin veriyor.

Bay Singh, “İlk beş yılı işe yarayabilecek bir malzeme arayışı içinde geçirdik” dedi. “Ve bir tane bulduğumuzu düşündükten sonra, onu doğru şekilde nasıl üreteceğimiz konusunda yaklaşık beş yıl daha çalıştık.”

Teknik olarak “pilot öncesi” bir montaj hattı olmasına rağmen, San Jose’deki QuantumScape fabrikası neredeyse dört futbol sahası büyüklüğünde. Son zamanlarda, siyah döner sandalyeli boş kabinler yeni çalışanları bekliyordu ve makineler kurulmaya hazır paletlerin üzerinde duruyordu.

Silikon Vadisi ve başka yerlerdeki laboratuvarlarda, yüzlerce değilse de düzinelerce başka girişimci, yarı iletken ve yazılım endüstrilerinin büyümesini ateşleyen risk sermayesi ve üniversite araştırmaları bağından yararlanarak benzer bir teknolojik hedef peşinde koşuyor.

Bir diğer öne çıkan isim ise 2012 yılında Massachusetts Institute of Technology’de geliştirilen teknolojiye dayalı olarak kurulan SES AI’dır. SES, General Motors, Hyundai, Honda, Çinli otomobil üreticileri Geely ve SAIC ve Güney Koreli pil üreticisi SK Innovation’dan destek alıyor. Mart ayında, Woburn, Mass. merkezli SES, Şanghay’da prototip hücreler üreten bir fabrika açtı. Şirket, 2025 yılında otomobil üreticilerine büyük miktarlarda tedarik etmeye başlamayı planlıyor.

SES hisseleri de düştü, ancak CEO ve kurucu ortak Qichao Hu endişelenmediğini söyledi. “Bu iyi bir şey,” dedi. “Piyasa kötü olduğunda, sadece iyiler hayatta kalacak. Endüstrinin sıfırlanmasına yardımcı olacak. ”

SES ve diğer pil şirketleri, daha güvenli, daha ucuz ve daha güçlü hücreler yapmak için gereken temel bilimsel engelleri çözdüklerini söylüyor. Şimdi mesele, onları milyonlarca nasıl dağıtacağımızı bulmak.

Ford Motor ve BMW tarafından desteklenen bir pil üreticisi olan Solid Power’ın CEO’su Doug Campbell, “Kalan zorlukların doğada mühendislik olduğundan eminiz” dedi. Merkezi Louisville, Colo’da bulunan Solid Power, Haziran ayında, yıl sonuna kadar otomotiv ortaklarına test amaçlı hücreler tedarik etmeye başlayacak bir pilot üretim hattı kurduğunu söyledi.

Dolaylı olarak Tesla, Silikon Vadisi’ndeki birçok start-up’ı doğurdu. Şirket, birçoğu ayrılan ve başka şirketler için çalışmaya başlayan bir nesil pil uzmanı yetiştirdi.

Alameda, California’daki Sila’nın CEO’su ve kurucu ortağı Gene Berdichevsky, bir Tesla gazisi. Bay Berdichevsky, Sovyetler Birliği’nde doğdu ve 9 yaşındayken her ikisi de nükleer fizikçi olan ebeveynleri ile birlikte Amerika Birleşik Devletleri’ne göç etti. Stanford’dan lisans ve yüksek lisans dereceleri aldı, ardından Tesla’nın yedinci çalışanı oldu ve burada Roadster aküsü.

Bay Berdichevsky, Tesla’nın insanların elektrikli araçlar alacağını kanıtlayarak ve geleneksel otomobil üreticilerini teknolojiyi hesaba katmaya zorlayarak EV pil endüstrisini etkili bir şekilde yarattığını söyledi. “Dünyayı elektrikli hale getirecek olan şey bu,” dedi, “herkes daha iyi bir elektrikli araba yapmak için yarışıyor.”

Sila, mevcut pil tasarımlarının performansını önemli ölçüde artıran ve menzili yüzde 20 veya daha fazla artıran malzemeler geliştiren bir grup start-up’a aittir. Diğerleri arasında, Seattle yakınlarındaki Woodinville, Wash.

Üçü de, mevcut tasarımlarda yaygın olan grafit yerine, pillerin içinde elektriği depolamak için silikon kullanmanın yollarını buldu. Silikon, grafite göre pound başına çok daha fazla enerji tutabilir, bu da pillerin daha hafif ve daha ucuz olmasını ve daha hızlı şarj olmasını sağlar. Silikon ayrıca ABD’nin Çin’de rafine edilen grafite olan bağımlılığını da azaltacaktır.

Silikonun dezavantajı, şarj edildiğinde boyutunun üç katına kadar şişmesi ve potansiyel olarak bileşenleri o kadar fazla zorlaması ki pilin arızalanmasına neden olur. OneD’nin baş teknoloji sorumlusu Yimin Zhu gibi insanlar, on yıl boyunca ekipmanlarla dolu laboratuvarlarda farklı karışımlar pişirerek bu sorunun üstesinden gelmenin yollarını aradılar.

Şimdi Sila, OneD ve Group14, Washington Eyaletindeki tesislerde üretimi artırmanın çeşitli aşamalarındalar.

Mayıs ayında Sila, silikon malzemesini Musa Gölü, Wash’daki bir fabrikadan Mercedes-Benz’e tedarik etmek için bir anlaşma yaptığını duyurdu. Mercedes, malzemeyi 2025’ten itibaren lüks spor arazi araçlarında kullanmayı planlıyor.

Porsche, 2024 yılına kadar sınırlı sayıda araçta da olsa Group14’ün silikon malzemesini kullanmayı planladığını duyurdu. Group14’ün CEO’su Rick Luebbe, büyük bir üreticinin, bir arabanın 10 dakika içinde şarj edilmesini sağlayacağını söylediği şirketin teknolojisini gelecek yıl kullanacağını söyledi.

Bay Luebbe, “Bu noktada, elektrikli araçların tüm avantajlarına herhangi bir dezavantaj olmadan erişilebilir” dedi.

Pillere olan talep o kadar güçlü ki, birden fazla şirketin başarılı olması için bolca alan var. Ancak, tüm yeni arabalar elektrikli olduğunda 1 trilyon dolar değerinde olacak bir pazarın peşinden koşan yüzlerce değilse de düzinelerce şirketle, kesinlikle başarısızlıklar olacaktır.

Bay Luebbe, “Her yeni dönüşüm endüstrisinde, çok sayıda oyuncuyla başlarsınız ve bu daralır” dedi. “Bunu burada göreceğiz.”



Kaynak : https://www.nytimes.com/2022/07/12/business/electric-vehicle-batteries.html

Yorum yapın