Elektrikli araçların menzilini artırmak için her zaman daha yüksek hacimli pillere ihtiyaç duyulmaz. Küçük hacimli piller sayesinde depolama alanları daha akıllıca düzenlenebilir.
E-araba pilleri söz konusu olduğunda kimyasal özellikleri tek başına her şey değildir. Pillerin doğru şekilde yerleştirilmesi de büyük önem taşır. Çünkü arabaya ne kadar çok enerji depolayan aktif madde alırsanız, menzil o kadar büyük olur. Bu nedenle endüstri, klasik modüler tasarımdan daha kompakt bir varyanta gidiyor. Gerçek devrim ise hala daha ileride olabilir.
Bir e-arabanın temel bileşeni, pil hücreleridir. Bu hücreler, bir araya getirilerek modüler bir yapı oluşturulur. Modüler yapıların birbirine bağlanmasıyla elde edilen yapılar büyük veya küçük hacimli muhafaza yuvalarına yerleştirilir. Taşınması kolay olan bu modüller pili oluşturur. Örneğin, VW 7-12 tanesini bir araya getirip bağlıyor ve bu sistemi başka bir muhafaza yuvasına yerleştiriyor. İşlemin sonunda başlangıç hücresi araç içerisinde çift olarak paketlenmiş ve birden çok kabloyla bağlanmış halde bulunur. Bu sistem yeterli verime sahip değildir.
Hücreden Pakete Teknolojisi Daha Fazla Alan Yaratır
Çinli CATL şirketi, 2019 yılında bu gereksiz tasarımı bozan ilk pil üreticisi oldu. Hücreden pakete teknolojisi, normalde olağan modül seviyesini atlar ve bitmiş pil takımını doğrudan tek tek hücrelerden birleştirir. Böylece bağlantı elemanları, mekanik bileşenler ve plastik parçalar kurtarılabilir. Bunun yer açtığı yerde, daha aktif malzemeler için yer ve dolayısıyla enerji için daha fazla depolama alanı yer alır. Kapasite de aynı hacimle artarak, elektrikli otomobilin menzilini artırır.
Elektrikli otomobiller için ortalama bir pil takımı, yalnızca %50 aktif malzeme, yani kimyasal olarak aktif bileşenler içerir. Anot, katot ve elektrolitin tarttığı her gram için, ilave bir gram yapıştırıcı, vida ve ambalaj vardır. Hücreden pakete teknolojisi, oranı önemli ölçüde iyileştirir.
Teoride, bir modül pilinde, arızalı modüller çıkarılabilir ve değiştirilebilir. Hücreden pakete piller ise bozulursa bir bütün olarak değiştirilmelidir. Daha basit lojistik ve kolay kullanıma ek olarak, otomobil endüstrisinin modüler tasarıma bu kadar uzun süre bağlı kalmasının en önemli nedeni budur.
Hücreden pakete uzun vadede yalnızca bir ara adım olabilir. Ancak son zamanlarda, müşteri araçlarında modül değişiminin pratikte pek rolü olmadığı için geliştirme stratejisinde değişiklikler meydana gelmeye başladı. Bu konuda pil ağırlığı, hacmi ve enerji yoğunluğu giderek daha önemli hale geliyor.
Tesla ve Çinli elektrikli otomobil devi BYD’ye ek olarak VW, gelecekte hücreden pakete pil kullanmayı planladığını da açıkladı. Yeni teknoloji muhtemelen on yılın ortasında, grubun Artemis projesinin bir parçası olarak geliştirilmekte olan yeni e-mimarisinde kullanılacak.
Uzun vadede, hücreden pakete yalnızca bir ara adım olabilir. Çünkü pilleri önce bir pil kutusuna koyup ardından tüm paketi arabaya paketlemek yerine, doğrudan araç gövdesine de yerleştirilebilirler. Henüz seri üretimde kullanılmayan bu yaklaşımın adı hücreden paketedir. Bu şekilde, karşılaştırılabilir ağırlık ve alan gereksinimine sahip pillerin kapasitesi, modüler tasarıma kıyasla yaklaşık dörtte bir oranında artırılabilir. Hücre kimyasındaki gelecekteki gelişmeler de dikkate alınırsa, bugün 300 ile 400 km arasında olan menziller gelecekte 700 kilometrelik olacak şekilde standart hale gelebilir.
Hücreden Pakete ile İlgili Sorunlar
Bununla birlikte, hücreden pakete teknolojisinin yalnızca avantajları yoktur. Çünkü tamir edilebilirlik zaten hücreden pakete ile sınırlıysa, araç yapısına doğrudan entegrasyon ile neredeyse hiç mevcut değildir. Geri dönüşüm ve kaza güvenliği açısından da çözülmesi gereken sorunlar var.
Kurulum alanı mümkün olduğunca verimli kullanılacaksa, araç platformları için geliştirme çabası da artar. Aynı zamanda, ortak parça stratejisi sınırlarına ulaşıyor. Örneğin, farklı gövde şekillerine sahip otomobiller bugün aynı mimariyi temel alıyorsa, bu sistemin entegre edilmesi mümkün olmazdı. Çinli otomobil üreticisi Nio’nun şu anda Avrupa’da kurmaya çalıştığı bir pil değiştirme sistemi bile son derece entegre hücrelerle çalışmıyor.
Hücreden pakete pillerin seri üretilen otomobiller için bir seçenek olup olmadığının sorgulanmasının tek nedeni bu değil. Maliyetler ve çaba, onları spor arabalarla veya uzun mesafeli sürüş için lüks arabalarla sınırlayabilir. Normal arabalar, menzil hücre kimyası ile arttırılırsa ve şarj altyapısındaki boşluklar kapatılırsa, günlük yaşamdaki standart birim paketleriyle de başa çıkabilecektir.
