Elektrikli araçların şarj sürelerinin hızlandırılması için yapılan araştırmalar, mevcut teknoloji sınırlarını zorlamayı gerektiriyor. Bugün, tüketicilere sunulan en hızlı şarj cihazları, bazen Seviye 3 şarj cihazları olarak adlandırılanlar, bir aracın bataryasını 20 dakikada yüzde 80’e kadar şarj edebiliyor. Ancak en yaygın ve ekonomik olarak ulaşılabilir şarj cihazları çok daha yavaş. Seviye 2 şarj cihazları bir aracı şarj etmek için birkaç saat alırken, Seviye 1 şarj cihazları (tipik bir ev prizine takılanlar) iki günden fazla sürebilir. Bu yavaş şarj hızları, “menzil kaygısı” adı verilen sorunu daha da kötüleştiriyor; bu da pilin yolda şarjının tükenebileceği endişesi anlamına geliyor. Bu endişe, potansiyel EV alıcıları için önemli bir engel oluşturuyor ve EV’lerin talebi, otomobil üreticilerinin üretim kapasitelerini aştığı için elektrifikasyona geçişi yavaşlatabilir.
Bilim insanları, EV bataryalarının iç kimyasını ve şarj kablolarının tasarımını değiştirerek bu önemli kabul engelini ortadan kaldırabileceğini düşünüyor. Ana zorluk, şarj süresini güvenlik veya bataryanın uzun ömürlü olmasından ödün vermeden hızlandırmaktır. Hedef, içten yanmalı bir aracı yeniden yakıt doldurma süresine mümkün olduğunca yakın bir sürede şarj etmektir.
Bu konuda birçok inovasyon laboratuvar aşamasında bulunuyor ve daha pahalı olabilirler, farklı üretim süreçleri gerektirebilirler. Bunlar büyük ölçekli olarak yaygınlaştırılmaya hazır olmayabilir, ancak birçok araştırmacının heyecan verici sonuçları var. Bataryaların elektrokimyası, şarjın temel zorluğunu oluşturuyor. Bataryalar iki elektrotla tasarlanır: bir anot ve bir katot. Lityum iyonları bu iki bileşen arasında akar. Bir batarya deşarj olurken ve bir aracı çalıştırırken, lityum iyonları anottan katoda hareket eder ve bu da serbest elektronlar ve elektrik yükü üretir. Araç şarj edilirken, tersi olur ve lityum iyonları anoda geri itilir.
Ancak bataryanın içinde, lityum iyonları kritik bir hız engeliyle karşılaşır. Eğer çok hızlı hareket ederlerse, takılır ve anoda giremezler. Lityum iyonları takıldığında, şarj sağlamak için daha az lityum iyonu kalır, bu da bataryayı daha az etkili hale getirir. Daha da kötüsü, çok fazla lityum iyonu birikirse, batarya kısa devre yapabilir ve potansiyel olarak bir batarya yangınına neden olabilir.
Bazı araştırmacılar, yeni batarya kimyası kullanmanın, lityum iyonlarının bir batarya hücresi içinde hareket etmesini kolaylaştırabileceğine inanıyor. Argonne’daki araştırmacılar, bataryada lityum iyonlarının seyahat etmesi için birden fazla yol kullanmanın mümkün olup olmadığını ve bu şekilde sıkışıklığı azaltmanın mümkün olup olmadığını inceliyor. Zorluk, bu kapıları mikroskobik düzeyde tasarlamaktır. Ayrıca, farklı elektrolitler (bataryalarda lityum iyonlarını taşımak için kullanılan sıvı bileşen) ve yeni çözücüler ve katkı maddeleri kullanmanın şarj sürecini hızlandırıp hızlandıramayacağını araştırmak da bir fikirdir.
Purdue Üniversitesi’nde makine mühendisliği profesörü Issam Mudawar, EV şarj kablolarını iyileştirebilecek yeni soğutma teknolojilerini araştırıyor. Daha hızlı şarj edilen EV’lerin, bugün araçların kaldırabileceğinden çok daha fazla amper (elektrik akımı birimi) kaldırabilen şarj kablolarına ihtiyacı olabilir.
