Lityum-iyon batarya teknolojisi, önümüzdeki yıllarda malzeme tarafında önemli bir dönüşüm sürecine giriyor. Elektrikli araçlardan sabit enerji depolama sistemlerine ve taşınabilir elektroniklere kadar hızla artan talep, özellikle yüksek nikel içerikli katotlar ile silisyum destekli anotlara yönelimi hızlandırıyor. IDTechEx tarafından yayımlanan son rapor, bu iki teknolojinin yalnızca performans beklentilerini değil, aynı zamanda tedarik zincirlerini ve araştırma-geliştirme yatırımlarını da yeniden şekillendirdiğini ortaya koyuyor.
Silisyum ve nikel kullanımı yaygınlaşacak
Katot tarafında yüksek nikel oranına sahip NMC, NCA ve NMCA gibi kimyalar giderek daha fazla ön plana çıkıyor. Elektrikli araçlarda daha uzun menzil ihtiyacı bu değişimin temel itici gücü olurken, üreticiler hücre başına enerji kapasitesini artırmayı ve maliyeti yüksek, aynı zamanda jeopolitik riskler barındıran kobalt kullanımını azaltmayı hedefliyor. Buna karşılık, yüksek nikel içeren katotların daha hassas ısıl yönetim gerektirmesi, üretim süreçlerini karmaşıklaştıran yeni mühendislik zorluklarını da beraberinde getiriyor.
Diğer yandan Çin pazarında güçlü konumunu koruyan lityum demir fosfat tabanlı LFP bataryalar, uygun maliyetleri ve güvenli yapıları sayesinde önemini sürdürüyor. Bu kimyanın geliştirilmiş versiyonu olan LMFP’nin ise özellikle 2020’li yılların sonlarına doğru orta segmentte daha yaygın hale gelmesi bekleniyor. Rapora göre LFP ve LMFP tabanlı bataryalara olan toplam talep 2036 yılına gelindiğinde 2,6 terawatt-saat seviyesini aşacak. Aynı dönemde yüksek nikel içerikli katotlara olan talebin ise 2,2 terawatt-saat düzeyine ulaşması ve bu büyümenin büyük ölçüde enerji yoğunluğu ve menzile öncelik veren Batı pazarlarından gelmesi öngörülüyor.
Anot teknolojilerinde ise grafit hâlâ baskın malzeme olma özelliğini koruyor. Mevcut gigafabrika altyapılarıyla uyumlu olması ve uzun vadeli kararlı performans sunması, grafitin önümüzdeki yıllarda da önemli bir rol üstlenmesini sağlıyor. Buna karşın silisyum katkılı anotların yükselişi giderek hız kazanıyor. Günümüzde ticari hücrelerde genellikle yüzde 10’un altında silisyum kullanılırken, enerji yoğunluğunu daha da artırmak amacıyla çok daha yüksek oranlara sahip anot yapıları üzerinde çalışılıyor. Ancak silisyumun şarj sırasında hacim olarak genişlemesi, zamanla malzeme yıpranmasına yol açarak dayanıklılık sorunlarını beraberinde getiriyor.
Bu sınırlamaları aşmak için yeni bağlayıcı sistemler, gelişmiş kaplama teknikleri ve kompozit malzemeler geliştiriliyor. Silisyum ağırlıklı anotlar hâlihazırda giyilebilir teknolojilerde, dronlarda ve yüksek performanslı tüketici elektroniğinde sınırlı ölçekte kullanılmaya başlanmış durumda. 1000 Wh/L ve 400 Wh/kg seviyesinin üzerine çıkabilen potansiyel enerji yoğunlukları ise bu teknolojiyi geleceğin elektrikli araç bataryaları için oldukça güçlü bir aday haline getiriyor. Buna rağmen, sektör genelinde bu dönüşümün ani değil, kademeli ve kontrollü bir şekilde gerçekleşmesi bekleniyor.
