Alper Yakar

Merhaba, bugünkü yazımda sizlere Sodyum İyon Piller’ den detaylı olarak bahsedeceğim.

Sodyum iyon pil veya sodyum-ion pil, bir tür şarj edilebilir pil teknolojisidir. Sodyum iyon piller, sodyum iyonlarının elektrokimyasal olarak hareket ettiği bir tür şarj edilebilir pil teknolojisidir.  Sodyum iyon piller, özellikle enerji depolama sistemlerinde ve taşınabilir elektronik cihazlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu piller, genellikle lityum iyon pillerine alternatif olarak ele alınır ve lityumdan daha yaygın ve ucuz olan sodyumun kullanımını içerir.

Çalışma Prensibi;

Sodyum iyon pil (SIB/SİP) elektrik yükü taşıyıcıları olarak sodyum iyonlarını kullanan şarj edilebilir pildir. Çalışma prensibi ve hücre yapısı, lityum iyon pil (LIB/LİP) türleri ile benzerdir, ancak lityum yerine sodyum kullanılır. Sodyum-iyon pillerin en büyük avantajı, sodyumun doğal bolluğudur. SIB/SİP’lerin benimsenmesine yönelik zorluklar, düşük enerji yoğunluğu ve yetersiz şarj-deşarj döngülerini içerir.

Sodyum iyon piller, lityum pillere benzer şekilde çalışan, ancak şarjı lityum iyonları (Li+) yerine sodyum iyonlarını (Na+) kullanarak taşıyan tipi şarj edilebilir pillerdir. Sodyum, doğada çok bol bulunan gümüş renkli, yumuşak alkali bir metaldir; örneğin deniz tuzunda veya yer kabuğunda bulunabilir. Sodyum iyon pillerin çalışması, iki elementin kimyası benzer olduğundan lityum iyon pillerinkine çok benzer.

Yapısı;

Lityum iyon piller gibi, sodyum iyon piller de enerji depolama ve taşıma amacıyla kullanılan şarj edilebilir pillerdir. Ancak, sodyum iyon piller lityum iyon pillere bir alternatif olabilir çünkü sodyum, lityumdan daha yaygın ve ucuz bir elementtir. Bu tür piller, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin depolanması ve daha sonra kullanılması gibi uygulamalarda potansiyel avantajlar sunabilir.

Sodyum iyon piller, Lityum iyon pillerle karşılaştırıldığında, daha düşük maliyet, biraz daha düşük enerji yoğunluğu, daha iyi güvenlik özellikleri ve benzer güç dağıtım özelliklerine sahiptir.

Tarihçesi;

Sodyum piller ilk kez 1980’lerde araştırıldı, ancak sodyumun enerji depolamaya yönelik gerçek potansiyeli ancak 21. yüzyıl da keşfedildi.

1991’de ortaya çıktıklarından bu yana, lityum piller enerji depolama sektörüne hâkim olmuştur. Fakat bu liderlik kullanılan malzeme içeriğine bakıldığı zaman içindeki madenlere olan talepte önemli bir artışa yol açmıştır. Sonuç olarak, lityum arzı kıtlığı ve buna bağlı fiyat artışından kaynaklanan gecikmelere sebep olmaktadır.

Bileşenler;

Anot: Sodyum iyonları buradan serbest bırakılır. Anot genellikle karbon bazlı malzemeler içerir.

Katot: Sodyum iyonları bu elektrotta depolanır. Katot genellikle metal oksitler veya fosfatlar gibi malzemeler içerir.

Elektrolit: İki elektrot arasındaki iletken ortamdır ve sodyum iyonlarının taşınmasını sağlar. Genellikle sıvı veya katı bir polimer tabanlı malzeme oluşmaktadır.

Kullanım Yerleri;

Sodyum iyon piller, özellikle lityumun sınırlı kaynaklarına ve maliyetine alternatif arayışları sırasında önem kazanmıştır. Bu piller, enerji depolama sistemlerinde yenilenebilir enerjiyi depolamak ve daha sonra kullanmak, elektrikli araçlarda güç sağlamak ve taşınabilir elektronik cihazlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Sodyum İyon Piller aslında bakıldığı zaman yeni yeni ilgi görmeye başlamıştır. Fakat dönüm noktası dünyanın en büyük pil üreticisi CATL’nin SIB’lerin seri üretimine başlayacağını duyurdu.  Ayrıca yakın tarihte Pylontech, TÜV Rheinland tarafından ilk sodyum-iyon pil sertifikasını aldı.

Avantajları ve Dezavantajları

Sodyum İyon Piller,

• Dünya’da çok bol miktarda bulunan alkalin metale dayalı ve nispeten düşük üretim maliyetleriyle çok yönlü ve ekonomik açıdan uygun bir seçenek sunar.
• Hızlı şarj ile enerji açısından verimli güç, aşırı sıcaklıklara karşı dayanıklılık ve aşırı ısınma veya termal kaçaklara karşı güvenlik sağlarlar.
• Yangın durumunda kirletici gazlar çıkarabilecek lityum, kobalt, bakır veya nikel gerektirmedikleri için diğer popüler pillerden daha az zehirlidirler. Ayrıca farklı kullanımlara da uyarlanabilirler.
• Bu tür enerji depolamanın kitlesel uygulaması, yerleşik bir endüstriyel tedarik zincirinin bulunmamasından dolayı hala zayıftır.
• Ayrıca sodyum iyon pillerin temel dezavantajlarından biri de lityum piller gibi diğer popüler pillere göre daha düşük enerji yoğunluğuna sahip olmaları, dolayısıyla birim ağırlık başına daha az enerji depolayabilmeleridir.
• Ayrıca daha az verimlidirler ve daha kısa bir ömre sahiptirler.

İmalatı;

Sodyum pillerin üretimi, düşük hacimler ve gelişmiş bir tedarik zincirinin bulunmaması nedeniyle şu anda lityum pillere göre daha pahalıdır, ancak gelecekte çok daha ucuz olma potansiyeline sahiptir. Üretim açısından günümüzün sodyum iyon teknolojilerinin çoğu, lityum pillerle aynı işlemleri kullanılmaktadır. Bu geliştirilmekte olan diğer depolama teknolojilerine göre çok önemli bir avanta sağlamaktadır. Bu nedenle sodyum teknolojisi, tüm ölçek ekonomilerinden ve lityumun bilgisinden yararlanmaktadır.