Elektrikli araç dünyasında devrim yaratacak yeni bir bilimsel araştırma, bataryaların en büyük korkusu olan 'termal kaçak' olayını saniyeler içinde tahmin edebilen çok katmanlı bir model geliştirdi.
Elektrikli araçların (EV) küresel yollardaki hakimiyeti hızla artarken, bu teknolojinin kalbi olan lityum-iyon bataryaların güvenliği bilim dünyasının en sıcak gündem maddesi olmaya devam ediyor.. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip bu bataryaların en büyük zayıf halkası ise; kontrolsüz ısı artışı, yangın ve patlamalara yol açabilen "termal kaçak" (thermal runaway) fenomenidir. Atılım Üniversitesi bünyesinde gerçekleştirilen yeni bir bilimsel araştırma, bu tehlikeli süreci henüz gerçekleşmeden dijital ortamda kusursuz bir şekilde modellemeyi başardı.
Bataryanın İçindeki Görünmez Tehlike: Termal Kaçak
Elektrikli araç bataryaları, sürüş esnasındaki şarj ve deşarj döngüleri, soğutma sistemi arızaları veya üretim hataları gibi nedenlerle aşırı ısınmaya maruz kalabilir. Sıcaklık kritik bir eşiği geçtiğinde, batarya içindeki bileşenler (SEI tabakası, anot, katot ve elektrolit) ekzotermik reaksiyonlarla kendi ısısını üretmeye başlar. Bu durum, geri dönüşü olmayan bir felaket zincirini tetikler.
Geliştirilen bu yeni bilimsel model, Newman ve Hatchard modellerini entegre ederek bataryanın iç katmanlarındaki voltaj değişimini, ısı üretimini ve sıcaklık artışını milimetrik bir hassasiyetle takip edebiliyor.
Dijital İkizlerle Güvenli Sürüşün Şifresi Çözüldü
Araştırma kapsamında, LG HG2 ve Pouch tipi bataryalar üzerinde gerçekleştirilen gerçek zamanlı deneyler, simülasyon sonuçlarıyla mükemmel bir uyum sergiledi. Geliştirilen yaklaşımın en çarpıcı özelliği ise hızı: Karmaşık elektrokimyasal süreçlerin analizini sadece birkaç dakika içinde tamamlayabiliyor.
Bilimsel çalışmanın sunduğu veriler, batarya paketlerinin sadece tasarım aşamasında değil, sürüş esnasında da korunabileceğini gösteriyor. Bu model sayesinde, araç henüz tehlike bölgesine girmeden önce "erken uyarı" sinyalleri oluşturulabiliyor veya bataryanın çalışma modu otomatik olarak değiştirilerek felaketler önlenebiliyor.
Geleceğin Bataryaları İçin Yeni Bir Ufuk
Bilimsel araştırma, sadece sabit akım koşullarını değil, aynı zamanda Ankara-Beypazarı sürüş rotası gibi gerçekçi trafik senaryolarını da test ederek modelin doğruluğunu kanıtladı. Özellikle soğutma sistemi arızası durumunda batarya paketinin nasıl tepki vereceğini önceden kestirebilen bu çalışma, otomotiv sektöründe daha dayanıklı ve güvenli batarya paketlerinin tasarlanmasına öncülük edecek.
Bilim dünyası için bu araştırma, sadece bir batarya analizi değil, elektrikli ulaşımın güvenliğini yeniden tanımlayan dijital bir kalkan niteliğinde.
Kaynak: Azuaje Berbecí, B. J. (2024). Predicting Thermal Behavior of Li-ion Batteries in Electric Cars. (Doktora Tezi). Atılım Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. Tez No; 894193