Çin’in elektrikli araç teknolojisi üzerine en çok önem verdiği platformlardan birisi olan 2025 Yılı Çin Katı Hal Lityum İyon Bataryası Sanayi, Akademi ve Araştırma İşbirliği İnovasyon Platformu Yıllık Konferansı’na Tsinghua Üniversitesi’nin davetlisi olarak katıldım. Konferansa katılan tek yabancıydım. Konferansın ilk günkü oturumunu dikkatli bir şekilde dinledim ve özetlemeye çalıştım. Konferansın tamamı Çin’in en çok haberleşme uygulaması olan weChat’ten canlı olarak verildi.

Fotoğraf 1 : CASIP 2025 Konferansı Çin’in başkenti Pekin’de düzenlendi

2024 yılı Ocak ayında Çin’de Katı Hal Lityum İyon Batarya Sanayi, Akademi ve Araştırma İşbirliği İnovasyon Platformu kuruldu. Bu platformun referans aldığı kuruluşlar arasında Çin Çalışma ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, akademik çevreler ve CATL (Ningde Zamanı), BYD gibi büyük batarya üreticileri yer alıyor[1]. Bu platformun kurulmasının amacı, Çin ileri teknolojide öncü olarak, rakipleri Amerika ve Japonya firmalarını geride bırakarak dünyada otomobil sektöründe 1 numara olmak istiyor. 2024 yılındaki açılış konuşmasında, Çin Bilimler Akademisi akademisyeni ve Tsinghua Üniversitesi Profesörü  Ouyang Minggao, platformun kurulumunda yaptığı konuşmada şöyle dedi: “Hazırlıklı olmalıyız, çünkü tam katı hal bataryası teknolojisi, ‘Çin’in otomotiv bataryası alanındaki avantajlarını tehdit edebilir[1]. ”

Fotoğraf 2 : Çin’in elektrikli araçlar üzerine çalışmasının öncülerinde birisi olan Çin Bilimler Akademisi Üyesi ve Tsinghua Üniversite’si Araç ve Hareketlilik Fakültesi Akademisyeni Prof. Ouyang Minggao

15-16 Şubat tarihinde düzenlenen 2025 yılı konferansında ise Ouyang Minggao açılış oturumunda sözlerine şu şekilde devam etti: “Çin’in katı hal lityum iyon bataryası üzerine aldığı patentlerin sayısı Japonya’nın iki katından daha fazla. Katı hal lityum iyon bataryasının önemli eksiklikleri var. Fakat elektrikli araçlar yıllar öncesinde tartışılırken, tartışmayı yürütenlerin %90’ı elektrikli araçlara karşıydı. Sorunları tek tek tespit ettik ve nasıl çözebileceğimizi tartıştık ve bu noktaya geldik. Bu bağlamda, katı hal lityum iyon bataryasını da bu şekilde ele almamız gerekiyor.”  Prof. Ouyang ilk oturumun kapanış konuşmasında da benzer vurgular yaptı : “Katı hal bataryalarının önünde engeller var. Fakat batarya teknolojisi tartışılırken de bu engeller vardı. Biz bu engelleri nasıl aşacağımızı konuştuk. Katı hal bataryaları zor mudur? Evet zordur, zor olmasaydı zaten korkmazdık. Fakat önümüzdeki görev bu zorlukları nasıl aşmak ve sektörün öncüsü haline gelmektir.”

Hükümet, Akademisyen ve Sektör Temsilcileri Konuştu

Weicai şirketinden katılım yapan konuşmacı, konuşmasında şunları söyledi: “Esas odaklandığımız nokta katı hal lityum iyon bataryasının önündeki zorlukların üstesinden gelmektir. 2021 yılından beri bu konuya yoğunlaşıyoruz ve ekibimizde 100’den fazla Ar-Ge çalışanı bulunuyor. Çekirdek malzemelerin geliştirilmesi, elektrokimyasal ve mekanik özellikleri iyileştirilmesi, risk yönetimi gibi konular üzerine yoğunlaşıyor. Sadece malzeme seviyesinde değil aynı zamanda sistem seviyesinde de iyileştirme yapmamız gerekiyor. Katı hal bataryalarının geliştirilmesindeki sorunlar, bataryaların güvenliğini artırma ve enerji verimliliğini sağlama üzerindeyoğunlaşmaktadır. Şuan ki batarya teknolojileri, otomobil sektörünün gereksinimlerini tam anlamıyla karşılayamamaktadır, çünkü bataryaların ağırlığı, yüksek gerilim ihtiyacı ve maliyet gibi sorunlar söz konusu olmaktadır.Şirket, bu nedenle, daha ucuz çözümlere yönelmiştir. Ancakbu, son hedefin sadece ucuzluk olmadığını, tamamen elektrikli çözümlere  geçişin esas hedef olduğunu belirtiyorlar.Bu dadaha güvenli bataryalar geliştirme amacına ulaşılmasını sağlayacaktır.”

Bir başka şirket temsilcisi (Çince konuşulduğu için konuşmacının ismi burada kaydedilemedi) ise söz olarak şunları ifade etti. “Oksit elektrolitlerin kullanım oranı 2024’te %7’ye ulaşmış olsa da, mekanik özelliklerinin elastik olmaması nedeniyle doğrudan kullanılamazlar. Bu sebeple, polimer bileşenleri ile birleştirilmeleri gerekmektedir. Şirket, bu iki bileşeni birleştirerek katı hal batarya teknolojisinin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydetmiştir. 2016 yılından itibaren sıvı polimer karışımları kullanılarak yapılan çalışmalarla batarya sistemlerinin katı hale getirilmesi hedeflenmiştir. Halen, bu süreç, Çin Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı’nın desteğiyle ilerlemekte ve belirli test standartlarına uygun şekilde devam etmektedir ve üç ana konu üzerine yoğunlaşılmaktadır”.

“Katı hale geçişin zor olduğu ve özellikle cep telefonları ve insansız hava aracı güç sistemleri gibi uygulamalarda bu süreç henüz ölçülmeye başlandığı gözlenmektedir. Katı hale geçişin yalnızca az sayıda şirket tarafından gerçekleştirildiği ve ticari ölçekte henüz yaygınlaşmadığı görülmektedir. Bu süreçte membran bileşenlerinin kullanılması gerektiği, ancak elektrolitlerin hala gizli kalması nedeniyle bazı zorluklarla karşılaşıldığı tespit edilmektedir. Oksit elektrolitlerin üretim maliyetlerinin yüksek olduğu (12-20 milyon RMB/ton arasında) ve büyük ölçekli üretimin henüz yapılamadığı ise başka bir sorundur. Ayrıca, sıvı teknolojileri ile birleşen üretim süreçlerinin önemini görmek gerekir. Batarya tasarımında hızlı ve doğru verilerin kullanılabilmesi için yapay zeka platformlarının kullanılması gerekmektedir. Bu veriler sayesinde batarya tasarımında daha iyi sonuçlar elde edilmesi hedeflenmektedir. Şirket, doğru malzeme işleme ve en iyi çözümü geliştirme konusunda ilerlemeyi hedeflemekte, ancak maliyetlerin de rekabet avantajı sağlaması gerektiği için bu alanda baskılarla karşılaşılabileceği görülmektedir”.

Prof. Ouyang ikinci oturumda ise sözlerine şu şekilde devam etti. “Katı hal bataryalarının endüstriyel üretimi için hâlâ teknoloji, üretim süreci ve maliyet gibi konuların çözülmesi  gerekiyor. Katı hal bataryaları, mevcut sıvı elektrolitli bataryalara kıyasla güvenlik ve enerji yoğunluğu açısından önemli avantajlar sunmaktadır. Bu bataryalar, elektrikli araçların menzil ve güvenlik sorunlarını çözme potansiyeline sahiptir ve bu nedenle küresel güç bataryası rekabetinde kritik bir konu haline gelmiştir. Günümüzde ABD, Avrupa, Japonya ve Güney Kore gibi geleneksel otomotiv devleri, katı hal bataryalarının geliştirilmesine büyük önem vermektedir. Bu ülkeler, katı hal bataryalarını geliştirerek Çin’in güç bataryası sektöründe lider konumunu aşmayı hedeflemektedir. Çin’deki birçok şirket de bu alandaki yatırımlarını artırmaktadır.”

“Japonya, 2027-2028 yıllarında katı hal bataryalarının ticarileşmesini ve 2030’dan sonra büyük ölçekli üretime geçmeyi planlamaktadır. Güney Kore’nin Samsung şirketi, 2027 yılında seri üretime başlamayı hedeflemektedir. Çin’de SAIC, GAC, Qirui, BYD gibi şirketler de katı hal bataryalarının seri üretimine yönelik takvimlerini açıkladılar. CATL (Ningde Times), sülfür bazlı katı hal batarya üretimi için 20Ah kapasiteli prototiplerin test üretimine başlamış olup, 2027 yılında küçük ölçekli üretime geçmeyi planlamaktadır. Ancak genel olarak, katı hal bataryalarının yaygın şekilde seri üretime geçmesi için en az 2-3 yıl daha gerekmektedir. Şu ana kadar bazı şirketlerin duyurduğu “seri üretime geçmiş” katı hal bataryalarının büyük bir kısmı aslında yarı katı hal bataryalarıdır.”

“Burada önemli bir noktayı vurgulamak gerekiyor: Yarı katı hal bataryaları, teknik olarak hâlâ sıvı elektrolitli bataryalar kategorisine girmektedir ve katı hal bataryaları ile karıştırılmamalıdır. Katı hal bataryaları, sıvı elektrolitli bataryaların doğal evrimiyle kendiliğinden ortaya çıkmaz, tamamen farklı bir teknolojiye sahiptir. Günümüzde dünya çapında katı hal batarya teknolojisi henüz tam olarak olgunlaşmamıştır ve en iyi ihtimalle 2027 yılı civarında küçük ölçekli üretime geçecektir. Ancak küçük ölçekli üretimden büyük ölçekli ticari üretime geçiş süreci daha uzun zaman alacaktır. Bunun yanı sıra maliyet konusu da büyük bir engeldir. Günümüzde sıvı elektrolitli lityum iyon bataryalarının birim maliyeti yaklaşık 0,5 yuan/Wh civarındadır. Katı hal bataryalarının yalnızca ana malzeme maliyeti bile 2 yuan/Wh seviyesindedir. 100 kWh kapasiteli bir batarya paketinin yalnızca malzeme maliyeti 200,000 yuan’ı aşmaktadır, bu da katı hal bataryalarının yaygınlaşmasının önündeki en büyük engellerden biridir. Bu nedenle, uzun vadede sıvı elektrolitli bataryalar ile katı hal bataryalarının piyasada birlikte var olması beklenmektedir, yani sıvı bataryaların tamamen yerini katı hal bataryalarının alması yakın zamanda mümkün olmayacaktır.”

“Batarya değişim modeli, elektrikli araçlar için enerji tedarikinde önemli bir çözüm sunmaktadır. Bu model, şarj altyapısına alternatif bir enerji ikmali yöntemi olarak giderek daha fazla ilgi görmektedir. Şarj sürelerini kısaltır – Özellikle otoyollar, toplu taşıma araçları, uzun yol kamyonları, madenler ve liman operasyonları gibi alanlarda hızlı bir enerji tedariki sağlar. İş modeli inovasyonuna katkı sağlar. Araç-batarya ayrımı modeli, kullanıcıların batarya satın alma maliyetini azaltırken, ikinci el araç piyasasında bataryaların değer kaybını önlemeye yardımcı olur. 2023 yılı sonu itibarıyla, Çin’de elektrikli araç satışları 38.32 milyon adede ulaştı ve güç bataryası kurulu kapasitesi 165.2 GWh’ye çıktı. Geri dönüşüme alınan eski bataryaların toplam hacmi 301,000 ton oldu, bu rakam toplam batarya üretiminin %10’una denk geliyor.2025 ve 2030 yıllarında geri dönüşüm için ortaya çıkacak batarya miktarının sırasıyla 377,000 ton ve 1.06 milyon ton olması bekleniyor.”

            Bataryanın geri dönüşüm süreci ise ayrıntılı bir şekilde konuşuldu. Bataryanın geri dönüşümünün büyük şirketler tarafından sağlanması, yerel ve merkezi hükümet desteklerinin artması, Ar-Ge yatırımlarının artması ve batarya geri dönüşümünün teşvik edilmesi gerektiği vurgulandı. Son olarak, Çin Ekoloji ve Çevre Bakanlığı, demir-çelik, elektrikli cihazlar ve çimento sektörlerini ulusal karbon ticaret sistemine dahil etmiştir, bu da batarya geri dönüşümünü destekleyen politikalar arasında yer almaktadır.

Bir başka konuşmacı ise sözlerine şu şekilde devam etti : “2017 yılının Haziran ayında, üçüncü nesil batarya teknolojileri için akışkanlaştırılmış ana bileşenler ile ilgili geliştirme planlarını ortaya koymuştuk. İlk nesil bataryalar, Japonya’nın ilk nesline çok benziyor, 200-300 Wh/kg arasunda enerji yoğunluğu sağlıyordu. Bu bataryaların yükleme kapasitesi ve ömür döngüsü gibi özellikleri henüz anlaşılabilir değildi. Ancak bizim ticaret grafiklerimizle, bu bataryalar tamamen anlaşılabilir hale geldi. İlk nesilbataryalar düşük kapasiteli ve genel kullanıma uygun. Şu anda odaklandığımız ikinci nesil bataryalar ise yüksek kapasiteye sahip, akışkanlaştırılmış ana bileşenler ve yüksek katmanlı malzemeler kullanıyor. Bu bataryalar, 400 Wh/kg ile 800 Wh/kg arasında enerji yoğunluğuna sahip ve şu ana kadar başarıyla üretilememişti. Bu, ikinci nesil bataryaların temel hedefi olarak önümüzde duruyor.”

Üçüncü nesil bataryalar ise 2030 yılına kadar geliştirilmesi planlanan teknoloji ile 500 Wh/kg kapasiteyi hedefliyor. Bu, sektörün şu anda ulaşmaya çalıştığı üst sınır. Ancak bu türbataryalar geliştirilene kadar teknoloji ilerlemeleri zor olacak. Şu anda geçici yazımlar ve gelişmeler bu hedefe ulaşmayı kolaylaştıracak şekilde önceliklendirilmiş durumda. Bu nedenle, şu an beşinci nesil gibi geçiş süreçleri tam anlamıyla tamamlanmadı.

Bu süreçte iki temel hedef belirledik:

1. Malzeme yenilikleri: Gelişmiş katı hal batarya teknolojilerinde kullanılan malzemeleri iyileştirmek.
2. Teknolojik ilerleme: Bu bataryaların endüstriyel üretim seviyelerine ulaşması için gerekli alt yapıyı kurmak.

Malzeme yenilikleri konusunda, şu anda kullandığımız katı hal elektrolitler dört nesilde geliştirilmiştir:

• Birinci nesil: Yüksek elektriksel iletkenlik ve 9-18 mAh enerji sağlıyor.
• İkinci nesil: İyon geçiş kanallarını optimize ederek daha ince yapı oluşturuldu.
• Üçüncü nesil: Ekstra kazanç elde edebilme ve enerji verimliliğini artırma üzerine odaklanıldı.
• Dördüncü nesil: Döngüsel stabiliteyi artırarak daha dayanıklı hale getirildi.

Şu anda katı hal elektrolitleri 20 mikron kalınlığında üretilebiliyor. Bu kalınlık, yüksek enerji yoğunluğu sağlamak için yeterli.

Ayrıca, elektronik güvenlik üzerine yıllarca süren çalışmalar sonucunda, yüksek voltajlı bataryalar için yeni teknolojiler geliştirildi. Bu teknolojilerle bataryaların güvenliği önemli ölçüde artırıldı ve 1000 W’dan fazla güç çıkışı sağlanabilir hale geldi.

Sonuç olarak, katı hal bataryalarının endüstriyel üretim süreçlerine ulaşması için büyük bir çaba harcanıyor. Şu anki hedef, 2030 yılına kadar bu teknolojiyi seri üretime taşımak ve daha verimli bataryalar üretmek.”

Yenilenebilir Enerjinin ve Elektrikli araçların Payı Artıyor

Konferansta yenilenebilir enerji ve elektrikli araçların payının arttığına yönelik grafikler ortaya konuldu. 2024 yılına ait enerji üretim verileri ve kaynak payları verildi. Fosil enerji kaynakları arasında kömür, 47.6 milyon ton ile %1.6 oranında bir azalma göstermektedir. Ham petrol ise 2.1 milyon ton olarak belirtilmiştir ve %0.5 oranında bir azalma kaydedildi. Diğer taraftan, yenilenebilir enerji kaynakları, özellikle hidroelektrik ve rüzgar enerjisi, %1.8 oranında bir artış sağlamış ve toplamda %11.6’lık bir büyüme görülmüştür. Enerji üretiminin dağılımında kömür, %67.36 ile en büyük paya sahiptir. Hidroelektrik %13.53, rüzgar enerjisi ise %9.94 oranında bir paya sahipken, güneş enerjisi %4.44 ve diğer kaynaklar daha küçük paylarla yer almaktadır. 1044 KM’lik yolu batarya değişimi yapmadan tamamlayan Liu Zhi’nin yolculuğu konferansta yapılan sunumda yer verildi.

Fotoğraf 3 : Şangay’dan Xiamen’e 1044 kilometrelik mesafe Liu Zhi ve arkadaşı tarafından batarya değişimi olmadan tamamlandı

Katı Hal Bataryaları Nedir?

Katı Hal Lityum İyon Bataryaları (Solid-State Lithium-Ion Batteries). Geleneksel sıvı elektrolitli lityum iyon bataryaların yerine, katı bir elektrolit kullanan bir batarya türüdür. Bu teknolojinin amacı, bataryaların güvenliğini, enerji yoğunluğunu ve şarj süresini iyileştirmektir. Sıvı hal lityum iyon bataryaları, bataryanın ısınması sonucunda çeşitli ekzotermik reaksiyonlar sonucunda yanıcı gaz salınımı yaparlar ve bataryanın güvenliğini riske atar. Isınan gazlar, batarya içersinde bulunan ayırıcılara saldırılar düzenler ve ayırıcıların delinmesine neden olarak anot ve katodun doğrudan etkileşime girmesine neden olarak, kısa devreler oluşur. Birbirini takip eden bu olaylar sonucunda batarya hızlı bir şekilde ısınır ve bataryanın patlaması veya yanması sonucuyla karşılaşılır. Katı hal bataryaları, termal açıdan daha kararlı olup, bataryanın ısınmasını geciktirir, daha az yer kaplar ve iyonların daha hızlı hareket etmesini sağlayarak daha erken şarj olma olanığı ortaya koyar.

Fotoğraf 4 CASIP 2025 Açılış Toplantısı

Not : Konferans dili Çince olup, konuşmacı isimleri kimi zaman not alınamamıştır. Bununla beraber konuşmaların ana temasının korunmasına dikkat edilerek Türkçe’ye çevrilmiştir. 

Kaynaklar

[1] https://www.163.com/dy/article/IS1PB5OB054783YK.html

ABD Asya Natosu Avrupa Bayraktar TB2 bayram Bilim BLCU BRICS burs China CSC Culture Ekonomi eğitim hukuk Kore Kültür Pekin Rusya Scholarship Sinciang Sinciang Uygur Ozerk Bolgesi Sino Sino Turkish Sino Turkish Sino Turkish Sino Turkish Sino Turkish Sino Turkish Studies Sino Turkish Studies Sino Turkish Studies Sino Turkish Studies Tayvan Trump Turkiye Türkiye USA Uyghur Wang Yi Xi Jinping Xinjiang ZJUT Çin çin Şanghay