Elektrik avtomobilləri üçün 2000 kilometr yürüş ehtiyatı vəd edən batareya hazırlanır

Elektrik avtomobillərinin ən böyük problemlərindən biri olan məhdud yürüş ehtiyatını aradan qaldıra biləcək yeni batareya texnologiyası üzərində işlər davam edir. Çinin CATL şirkətinin araşdırdığı litium-hava batareyaları nəzəri olaraq avtomobillərin bir dəfə enerji doldurmaqla 2000 kilometrdən çox məsafə qət etməsinə imkan verə bilər.

Yeni texnologiyanın əsas üstünlüyü mövcud litium-ion batareyalarından dəfələrlə yüksək enerji sıxlığına malik olmasıdır. Litium-hava batareyalarının nəzəri enerji sıxlığı kiloqrama 3505 vatt-saat (Wh/kg) səviyyəsinə çata bilər. Müqayisə üçün, ənənəvi litium-ion batareyalarında bu göstərici 200–300 Wh/kg, inkişaf etmiş bərk elektrolitli batareyalarda isə 350–500 Wh/kg arasında dəyişir.

Bu rəqəmlər litium-hava texnologiyasının hətta yeni nəsil bərk elektrolitli batareyalardan da bir neçə dəfə yüksək enerji saxlama potensialına malik olduğunu göstərir. Lakin 3505 Wh/kg göstəricisi nəzəri hesablamalara əsaslanır və real avtomobil batareyalarında həmin nəticənin əldə ediləcəyi hələ sübut olunmayıb.

Litium-hava batareyalarının işləmə prinsipi ənənəvi litium-ion batareyalarından fərqlənir. Adi batareyalarda enerji saxlamaq üçün lazım olan kimyəvi komponentlər batareyanın daxilində yerləşir. Litium-hava batareyaları isə kimyəvi reaksiyalar üçün tələb olunan oksigeni ətraf mühitdən əldə edir.

Batareya boşalarkən metal litium oksigenlə reaksiyaya girərək litium peroksid (Li₂O₂) əmələ gətirir və elektrik enerjisi yaranır. Enerji doldurularkən isə proses əks istiqamətdə gedir, litium peroksid parçalanır və oksigen ayrılır.

Oksigenin batareyanın daxilində ayrıca saxlanılmasına ehtiyac olmaması onun nəzəri enerji sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bununla belə, texnologiyanın kommersiya istifadəsinə keçməsi üçün bir sıra ciddi texniki problemlər həll edilməlidir.

Əsas çətinliklərdən biri havanın tərkibindəki rütubət və karbon qazıdır. Su buxarı metal litiumla reaksiyaya girərək batareyanın kimyəvi sabitliyini poza bilər. Karbon qazı isə litium karbonatın (Li₂CO₃) yaranmasına səbəb olaraq batareyanın işinə mənfi təsir göstərir.

Digər problem enerji boşalması zamanı yaranan litium peroksidin elektrodların məsamələrində toplanmasıdır. Bu maddə zamanla oksigenin hərəkətini məhdudlaşdırır və batareyanın tutumunun azalmasına səbəb olur.

Belə problemlərin qarşısını almaq üçün xüsusi hava filtrləri, rütubətə nəzarət və oksigen axınını tənzimləyən sistemlər tələb oluna bilər. Lakin əlavə avadanlıqlar batareyanın çəkisini, ölçüsünü və enerji sərfiyyatını artırır.

Litium-hava batareyalarının digər mühüm çatışmazlığı onların uzunmüddətli istifadəyə davamlılığıdır. Təkrar enerji doldurma və boşalma prosesləri zamanı baş verən əlavə kimyəvi reaksiyalar elektrolitə zərər verə, batareyanın tutumunu azalda və istismar müddətini qısalda bilər.

Bundan əlavə, avtomobil batareyaları yalnız yüksək enerji sıxlığına malik olmamalıdır. Onlar sürətlənmə və ötmə kimi vəziyyətlərdə kifayət qədər güc təmin etməli, eyni zamanda avtomobilin konstruksiyasına uyğun ölçülərdə hazırlanmalıdır.

Litium-hava batareyaları üzərində araşdırmalar uzun illərdir davam edir. IBM hələ 2009-cu ildə elektrik avtomobilləri üçün təxminən 805 kilometr yürüş ehtiyatı təmin etməyi hədəfləyən Battery 500 layihəsinə başlamışdı. Lakin layihə kommersiya məqsədli avtomobil batareyasının hazırlanması ilə nəticələnməmişdi.

Son illərdə isə bu sahədə müəyyən irəliləyişlər əldə olunub. 2024-cü ildə Çinin Jilin Universiteti və Çin Elmlər Akademiyası ilə əlaqəli tədqiqatçılar xüsusi polimer elektrolitdən istifadə etməklə 757,5 Wh/kg enerji sıxlığına malik litium-hava batareya elementi hazırlayıblar. Batareya laboratoriya şəraitində 241 enerji doldurma və boşalma dövrünü tamamlayıb.

2025-ci ildə Çin Elm və Texnologiya Universitetinin alimləri elektrolitin oksigen daşıma xüsusiyyətlərinin batareyanın kimyəvi reaksiyalarına təsirini araşdırıblar. Tədqiqat elektrodların təkmilləşdirilməsi üçün mühüm nəticələr təqdim etsə də, onların tıxanması problemini tam həll etməyib.

ABŞ-də İllinoys Texnologiya İnstitutu və Arqonn Milli Laboratoriyasının tədqiqatçıları isə 2023-cü ildə fərqli kimyəvi yanaşma təqdim ediblər. Litium peroksid əvəzinə litium oksid (Li₂O) əmələ gətirən bərk elektrolitli batareya sistemi otaq temperaturunda ən azı 1000 enerji doldurma və boşalma dövrünü tamamlayıb. Bu sistemin nəzəri enerji sıxlığı potensialı 1200 Wh/kg olaraq hesablanıb.

Araşdırmalar göstərir ki, litium-hava batareyaları yüksək enerji sıxlığı baxımından böyük potensiala malik olsa da, onların təhlükəsizliyi, davamlılığı və istehsal xərcləri ilə bağlı problemlər hələ tam aradan qaldırılmayıb.

Çinin IT Home nəşrinin məlumatına görə, CATL litium-hava batareyalarını uzunmüddətli tədqiqat istiqamətlərindən biri kimi qiymətləndirir. Şirkətin baş elmi mütəxəssisi Vu Kay bu texnologiyanın gələcək üçün perspektivli olduğunu bildirib.

Bununla belə, CATL hələlik 2000 kilometr yürüş ehtiyatına malik konkret avtomobil batareyası təqdim etməyib və texnologiyanın kommersiya istifadəsinə başlanacağı tarixi açıqlamayıb.

Şirkətin yaxın dövr üçün əsas prioritetləri natrium-ion və tam bərk elektrolitli batareyaların inkişaf etdirilməsidir. Litium-hava texnologiyasının isə kütləvi istehsala çatması üçün əlavə tədqiqatlara və texnoloji yeniliklərə ehtiyac var.