Ömrünü tamamlayan litium-ion batareyalar, kullanılamaz durumda görünseler bilə önemli miktarda elektrik enerjisi taşıyabilir. Batareyalar parçalama və ya malzeme ayırma işlemine artık enerjiyle girerse daxili kısa devre, aşırı ısınma, yangın ve termal kaçak riski oluşabilir. Buna görə təhlükəsiz təkrar emalün ilk aşamalarından biri, hüceyrəlerin kontrollü bdaxiliimde boşaltılmasıdır.

Bu tədqiqatda tədqiqatçı, 18650 bdaxiliimindeki litium-ion hüceyrəleri batareyanın kendisini sıvıya daldırmadan boşaltan xarici elektrokimyasal boşalma metodini incelemiştir. Batareya kutup başları platin teller üzerinden sodyum klorür, NaCl, və ya potasyum karbonat, K₂CO₃, məhlulsine bağlanmış; batareya gərginliki ilə boşalma cərəyanı eş zamanlı olarak izlenmiştir.

Her iki duz daxiliin ağırlıkça %5, %10 ve %20 derişimler karşılaştırılmıştır. Derişim yükseldikçe başlanğıc boşalma cərəyanı ve ilk saatlerde aktarılan güc genel olarak artmıştır. NaCl məhlullerindeki başlanğıc cərəyanları %5, %10 ve %20 daxiliin sırasıyla 113,4, 163,3 ve 240 mA olarak bildirilmişdir. Tədqiqatnın nəticə bölümüne göre %20 K₂CO₃, %20 NaCl’den təxminən 100 mA daha yüksək başlanğıc cərəyanı üretmiştir.

Tahmini başlanğıc enerjisi 12.580 mWh kabul edildiğinde %20 K₂CO₃ məhlulsi 9595 mWh, yani enerjinin %76,3’ünü hüceyrəden çekmiştir. %20 NaCl koşulunda 8158 mWh ve %64,8 oranı elde edilmiştir. K₂CO₃ daha kısa sürede daha fazla enerji aktarırken NaCl hüceyrəleri daha aşağı son gərginlike indirmiştir.

Ancak “daha fazla enerji çekilmesi” ilə “batareyanın təhlükəsiz bdaxiliimde tamamen boşalması” eyni nəticə değildir. %20 K₂CO₃ təcrübəinde təxminən 2985 mWh, yani başlanğıc enerjisinin %23,7’si hüceyrəde kalmıştır. Üstelik tədqiqat, təhlükəsiz mekanik təkrar emal daxiliin kabul edilmesi gereken artık enerji və ya açık devre gərginliki sınırını tanımlamamıştır.

Tədqiqatçı yüksək başlanğıc cərəyanının Joule ısınmasını ve gərginlik geri sıçramasını artırabiləceğini belirtmektedir. Buna rağmen təcrübəlerde hüceyrə sıcaklığı sistematik bdaxiliimde kaydedilmemiş, dinlenme sonrasındaki gərginlik geri sıçraması birbaşa ölçülmemiş ve çoklu hüceyrə ölçeğinde termal təhlükəsizk sınanmamıştır. Nəticəlar bu nedenle endüstriyel uygulama reçetesi değil, gərginlikle birlikte cərəyan ve enerjinin de izlenmesi gerektiğini gösteren bir laboratuvar ön tədqiqatsı olarak değerlendirilmelidir.

Batareyaların təkrar emalden önce boşaltılması neden gereklidir?

Litium-ion batareyaların təkrar emalü genellikle iki ana aşamadan oluşur. İlk aşamada batareyalar boşaltılır, sökülür, parçalanır ve fərqli malzeme grupları ayrılır. Daha sonra pirometalurjik, hidrometalurjik və ya birbaşa təkrar emal metodleriyle lityum, nikel, kobalt ve diğer biləşenler kazanılmaya çalışılır.

Mekanik parçalama sırasında pozitif ve negatif elektrotların temas etmesi güclü bir daxili kısa devre oluşturabilir. Hüceyrəde artık enerji varsa bu kısa devre:

• Hızlı temperatur yükselmesine,
• Yanıcı elektrolitin tutuşmasına,
• Basınç artışına,
• Zehirli və ya aşındırıcı gaz oluşumuna,
• Komşu batareyalara yayılan termal kaçağa

neden olabilir. Buna görə boşalma, yalnız enerji verimliliğiyle değil işçi təhlükəsizği, ekipman təhlükəsizği ve tesis yangın riskiyle de ilgilidir.

Elektrokimyasal boşalma necə tədqiqatktadır?

Elektrokimyasal boşalmada ilətken bir duz məhlulsi, batareya uçları arasında kontrollü bir elektrik yolu oluşturur. Çözelti ve elektrot ara yüzleri birlikte bir elektriksel yük gibi davranır. Batareyadan geçen cərəyan zamanla hüceyrənin enerjisini azaltır.

Geleneksel uygulamalarda batareyanın bütünü və ya kutup uçları məhlulye daldırılabilir. Ancak özellikle NaCl gibi klorürlü məhluller kutup başlarında yoğun korozyona ve yan tepkimelere yol açabilir. Korozyon tabakaları terminal gərginlikini ve devre cərəyanını değiştirerek batareyanın gerçek durumunun anlaşılmasını gücleştirebilir.

Tədqiqatda kullanılan xarici boşalma düzeninde batareya sıvının xariciında bırakılmıştır. Batareyanın iki kutbu platin tellerle məhlulye bağlanmıştır. Böylece:

• Batareya kutup başlarının birbaşa sıvıyla teması önlenmiş,
• Korozyonun ölçməlere etkisinin azaltılması amaçlanmış,
• Gerilim ve cərəyanın ayrı ölçmə cihazlarıyla izlenmesi sağlanmış,
• Elektrolit türü ve derişiminin elektriksel etkisi daha kontrollü araşdırılmışdır.

Şekil 1’deki təcrübə düzeneği ne göstermektedir?

Tədqiqatnın 8. sayfasındaki Şekil 1 iki fərqli bağlantıyı göstermektedir. A bölümünde voltmetre batareyaya paralel bağlanmış ve platin teller sulu duz məhlulsine uzatılmıştır. Bu düzen, boşalma sırasında hüceyrə gərginlikinin izlenmesi daxiliin kullanılmıştır.

B bölümünde ampermetre boşalma hattına seri olarak eklenmiştir. Batareyadan çıkan cərəyan; ampermetre, platin teller ve duz məhlulsinden oluşan hat üzerinden dolaşmıştır. Voltmeterin yüksək daxili direnci nedeniyle voltmetre kolundan geçen cərəyanın ihmal ediləbilir olduğu kabul edilmiştir.

Bu xarici bağlantı önemli bir metodsel ayrımdır. Təcrübə, batareyanın sıvı daxiliine atılmasını değil; batareya uçlarının xariciarıdan bir elektrolit devresine bağlanmasını incelemektedir. Tədqiqat, birbaşa batareya daldırma metodinin təhlükəsizğini və ya korozyon davranışını təcrübəsel olarak karşılaştırmamıştır.

Hangi batareya kullanılmıştır?

Təcrübəlerde Panasonic/Cameron Sino CS-NCR18650B adıyla verilən, silindirik 18650 bdaxiliimindeki hüceyrəler kullanılmıştır. Tədqiqatda belirtilən temel özellikler şöyledir:

Her təcrübəde yeni bir hüceyrə kullanıldığı bildirilmişdir. Buna qarşılıq her koşulun kaç müstəqil hüceyrəyle tekrarlandığı açıklanmamıştır. Grafiklerde hata çubuğu və ya təcrübəler arası değişkenlik bulunmadığından sunulan eğrilərin tek təcrübəleri temsil etmesi mümkündür; metin bu konuda kesin bilgi vermemektedir.

Tədqiqat hüceyrəleri bazı bölümlerde “tam yüklənməlı” olarak tanımlamaktadır. Ancak bildirilən 3,7–3,8 V başlanğıc değerleri, eyni tabloda verilən 4,2 V azami gərginlikden aşağıtür. Buna görə hüceyrəlerin gerçek başlanğıc doluluk oranı tam olarak açıklanmamıştır.

Hangi boşalma məhlulleri karşılaştırılmıştır?

İki fərqli sulu duz məhlulsi kullanılmıştır:

• Sodyum klorür, NaCl,
• Potasyum karbonat, K₂CO₃.

Her duz ağırlıkça %5, %10 ve %20 derişimlerde hazırlanmıştır. K₂CO₃ saflığı %99,9, NaCl saflığı %98 olarak verilmişdir. Çözeltilər deiyonize suyla hazırlanmış ve uzun süren təcrübəlerde buharlaşan suyu telafi etmek daxiliin sisteme su eklenmiştir.

Tədqiqatçı eklenen su miktarının toplam hacme göre kiçik olduğunu ve duz derişiminin önemli ölçüde değişmediğini varsaymıştır. Ancak təcrübə sırasında:

• Gerçek duz derişimi,
• Elektriksel ilətkenlik,
• pH,
• Elektrolit sıcaklığı,
• Buharlaşma miktarı

ölçülməmişdir və ya hesabatda verilməmişdir. Buna görə uzun süreli təcrübəlerde məhlulnin sabit kaldığı varsayımı birbaşa təsdiqlənməmişdir.

Gerilim ve cərəyan hangi cihazlarla ölçülmüştür?

Batareya gərginliki Fluke 87 V TRMS endüstriyel multimetreyle, kararlı durum boşalma cərəyanı ise Fluke 8842A 5,5 basamaklı masa tipi multimetreyle ölçülmüştür. Ampermetrenin aşağı daxili direncinin boşalma yolunu önemli ölçüde değiştirmediği kabul edilmiştir.

Örnekleme aralığı, otomatik veri kayıt sistemi, cihaz doğruluğu, kalibrasyon tarihi ve ölçmə belirsizliği açıklanmamıştır. Uzunluğu yüzlerce saate yaklaşan təcrübəlerde değerlerin hangi sıklıkla kaydedildiği de belirtilmemiştir.

Eşdeğer devre necə tanımlanmıştır?

Tədqiqatnın 10. sayfasındaki Şekil 2; batareyanın daxili direncini, platin telleri, voltmetreyi, ampermetreyi ve duz məhlulsini ayrı dirençlerle temsil etmektedir:

• \(R_1\): Voltmetre bağlantı tellerinin direnci,
• \(R_2\): Platin tellerin direnci,
• \(R_3\): Batareyanın daxili direnci,
• \(R_4\): Tuz məhlulsinin etkin direnci,
• \(R_5\): Voltmetrenin daxili direnci,
• \(R_6\): Ampermetrenin daxili direnci.

İdeal yaklaşımla voltmetre direnci çok böyük, ampermetre direnci ise sıfıra yakın kabul edilmiştir. Bu durumda ampermetrenin gösterdiği cərəyanın boşalma cərəyanına bərabər olduğu varsayılmıştır:

\[ I_{Amm}=I_{Dis} \]

Metinde Kirchhoff cərəyan ilişkisi şu bdaxiliimde verilmişdir:

\[ I_{Dis}=I_{Amm}=I_v+I_{int} \]

Buradaki değişken açıklamaları metinde karışık bdaxiliimde yazılmıştır. Voltmetre kolundaki cərəyanın təxminən sıfır olduğu kabul edildiğinde ölçülen ampermetre cərəyanı ana boşalma cərəyanını temsil etmektedir. Ancak \(I_{int}\) ve \(I_v\) sembollerinin tanımı cümle daxiliinde açık ve tutarlı bdaxiliimde verilmemiştir.

Anlık güc ve toplam enerji necə hesaplanmıştır?

Anlık elektrik gücü, ölçülen terminal gərginliki ilə boşalma cərəyanının çarpımı olarak hesaplanmıştır:

\[ P(t)=V_{dis}(t)I_{dis}(t) \]

• \(P(t)\): Anlık boşalma gücüdür.
• \(V_{dis}(t)\): Deyüklənmə sırasındaki batareya gərginlikidir.
• \(I_{dis}(t)\): Tuz məhlulsi üzerinden geçen boşalma cərəyanıdır.

Toplam çekilən enerji, güc-zaman eğrisinin integraliyle hesaplanmıştır:

\[ E=\int P_{dis}(t)\,dt =\int V_{dis}(t)I_{dis}(t)\,dt \]

Bu hesaplama batareyadan devreye aktarılan elektrik enerjisini tahmin etmektedir. Təcrübə düzeneğinde bu enerji bir depolama sistemine aktarılmamış; elektrolit, teller, cihazlar ve elektrokimyasal yan tepkilər üzerinde harcanmıştır.

Buna görə “çekilən enerji” və ya “batareyadan uzaklaştırılan enerji” ifadeleri təcrübə daxiliin daha doğrudur. Gerçek anlamda enerji geri kazanımı daxiliin ayrıca dönüştürücü, depolama birimi ve dönüşüm verimi ölçməü gerekir.

Gerilim eğriləri ne göstermiştir?

Tədqiqatnın 11. sayfasındaki Şekil 3A, NaCl məhlullerindeki; Şekil 3B ise K₂CO₃ məhlullerindeki gərginlik değişimini göstermektedir. Her iki elektrolitte de derişim yükseldiğinde gərginlik ilk saatlerde daha hızlı düşmüştür.

NaCl daxiliin:

• %5 məhlul en yavaş gərginlik düşüşünü göstermiştir.
• %10 ve %20 eğriləri birbirine yaklaşmıştır.
• %10 ve %20 koşullarında son gərginlikler sırasıyla təxminən 0,62 ve 0,65 V olarak bildirilmişdir.

K₂CO₃ daxiliin:

• %10 ve %20 məhluller hızlı başlanğıc düşüşü üretmiştir.
• Son gərginlikler təxminən 2,06 ve 2,02 V düzeyinde kalmıştır.
• %5 K₂CO₃ daha yavaş düşüş göstermiştir.

Grafikler, NaCl’nin hüceyrə gərginlikini daha aşağı bir seviyeye indirdiğini; K₂CO₃’nin ise daha yüksək bir son gərginlikde cərəyanı neredeyse sıfıra yaklaştırdığını göstermektedir.

Daha aşağı son gərginlik otomatik olarak daha fazla yararlı enerji çekildiği anlamına gelmemiştir. NaCl’de klor oluşumu ve başka yan tepkimelerin elektron tüketebiləceği tartışılmıştır. Ancak təcrübəde çıkan gazların biləşimi kimyasal analizle ölçülməmişdir.

Derişimin etkisi neden %10’dan sonra azalmış olabilir?

Tədqiqatçı, aşağı ve orta derişimlerde daha fazla iyon bulunmasının məhlulnin elektriksel ilətkenliğini yükselttiğini öne sürmektedir. Tədqiqatda ilətkenlik ilişkisi şu bdaxiliimde verilmişdir:

\[ \sigma= \sum_i \frac{z_i^2Fc_i u_iD_i}{RT} \]

• \(\sigma\): İyonik ilətkenlik,
• \(z_i\): İyon yükü,
• \(F\): Faraday sabiti,
• \(c_i\): İyon derişimi,
• \(u_i\): İyon hareketliliği,
• \(D_i\): Difüzyon katsayısı,
• \(R\): Gaz sabiti,
• \(T\): Mutlak temperatur.

%10 ilə %20 arasındaki gərginlik eğrilərinin yakınlaşması, yüksək derişimde iyon-iyon etkiləşimlerinin artması ve hareketliliğin sınırlanmasıyla açıklanmıştır.

Ancak məhlullerin ilətkenliği birbaşa ölçülməmişdir. Buna görə derişim, iyon hareketliliği ve cərəyan arasındaki açıklama, ölçülmüş ilətkenlik verisine değil gözlenen elektriksel davranışa dayanan bir yorumdur.

Deyüklənmə cərəyanı zamanla necə değişmiştir?

Tədqiqatnın 14. sayfasındaki Şekil 4, bütün koşullarda cərəyanın təcrübə başlangıcında en yüksək olduğunu ve zamanla hızla azaldığını göstermektedir. Batareya gərginliki düştükçe ve sistem elektrokimyasal dengeye yaklaştıkça cərəyan sıfıra yaklaşmıştır.

NaCl daxiliin bildirilən başlanğıc cərəyanları şöyledir:

Nəticə bölümünde %20 K₂CO₃’nin başlanğıc cərəyanının %20 NaCl’den təxminən 100 mA daha yüksək olduğu bildirilmişdir. Buna göre K₂CO₃’nin başlanğıcta batareyadan daha hızlı enerji çektiği sonucuna ulaşılmıştır.

Butler–Volmer denklemi necə kullanılmıştır?

Akımın gərginlik farkına bağlı davranışı Butler–Volmer denklemiyle açıklanmıştır:

\[ j=j_0 \left[ \exp\left( \frac{\alpha nF(E-E_0)}{RT} \right) - \exp\left( -\frac{(1-\alpha)nF(E-E_0)}{RT} \right) \right] \]

• \(j\): Akım sıxlığı,
• \(j_0\): Değişim cərəyan sıxlığı,
• \(E\): Elektrot və ya batareya potansiyeli,
• \(E_0\): Denge potansiyeli,
• \(\alpha\): Yük aktarım katsayısı,
• \(n\): Aktarılan elektron sayısı,
• \(F\): Faraday sabiti,
• \(R\): Gaz sabiti,
• \(T\): Mutlak temperatur.

Tədqiqatçı bu denklemi cərəyanın neden başlanğıcta yüksək, sonrasında aşağı olduğunu nitel olarak açıklamak daxiliin kullanmıştır. Denklem təcrübə verilərine uydurulmamış; \(j_0\), \(\alpha\), \(E_0\) və ya diğer parametreler ölçülməmişdir. Beləliklə Butler–Volmer modeli burada rəqəmsal bir kinetik analiz değil, açıklayıcı bir çerçevedir.

Yüksek başlanğıc cərəyanı neden təhlükəsizk riski oluşturabilir?

Daha yüksək cərəyan enerji çekme süresini kısaltabilir. Bununla belə batareyanın, bağlantıların ve məhlulnin dirençleri üzerinde ısı oluşur. Tədqiqatnın anlatısında Joule ısınması şu ilişkiyle ifade edilmektedir:

\[ P_{ohmik}=I_{dis}^2R \]

Akım iki katına çıktığında eyni dirençte ısınma gücü dört katına çıkabilir. Buna görə çok sayıda hüceyrənin eyni məhlulde eş zamanlı boşaltıldığı bir təkrar emal tesisinde başlanğıc cərəyanı kritik hâle gelebilir.

Tədqiqatda tek hüceyrə təcrübəlerindeki temperatur artışının önemsiz olduğu iləri sürülmektedir. Ancak metod bölümünde termokupl, temperatur sensörü, termal kamera və ya temperatur-zaman verisi yoxdur. Buna görə ısınmanın önemsiz olduğu ifadesi nicel təcrübəsel ölçməle desteklenmemiştir.

Akım eğrisi neden yalnız gərginlikden daha yararlı olabilir?

Batareya uçlarında korozyon və ya elektrokimyasal yan ürün oluşursa aşağı terminal gərginliki hüceyrənin gerçekten boşaldığını göstermeyebilir. Gerilim, geçici kutuplaşma ve devre üzerindeki ohmik kayıplardan etkilənebilir.

Akımın sıfıra yaklaşması, məhlulden anlamlı enerji aktarımının sona erdiğine ilişkin ek bilgi sağlar. Ani bir cərəyan artışı ise:

• Kısa devre,
• Bağlantı hatası,
• Elektrolit direncindeki ani değişim,
• Kontrolsüz elektrokimyasal reaksiyon

işareti olabilir. Buna görə tədqiqat, təkrar emal ön işleminde yalnız gərginlik eşiği yerine gərginlik ve cərəyanın birlikte izlenmesini önermektedir.

Bununla belə cərəyanın sıfıra yaklaşması da hüceyrənin bütün kimyasal enerjisinin uzaklaştırıldığını tek başına kanıtlamaz. K₂CO₃ təcrübəlerinde cərəyan sona yaklaşırken önemli miktarda tahmini enerji hüceyrəde kalmıştır.

Anlık güc nəticəları necədır?

Tədqiqatnın 17. sayfasındaki Şekil 5, gərginlik ve cərəyanın çarpımından hesaplanan anlık gücü göstermektedir. Güç bütün koşullarda başlanğıcta en yüksək olmuş, ilk saatlerde hızla düşmüş ve daha sonra sıfıra yaklaşmıştır.

NaCl daxiliin verilən iki başlanğıc gücü şöyledir:

• %5 NaCl: təxminən 435 mW,
• %20 NaCl: təxminən 920 mW.

K₂CO₃’nin başlanğıc gücleri eyni derişimlerde NaCl’den daha yüksək görünmektedir. Buna qarşılıq NaCl’de aşağı gücle devam eden boşalma daha uzun sürmüştür.

Bu nəticə iki fərqli süreç hedefi arasında denge kurulması gerektiğini göstermektedir:

• Yüksek güc: Enerjiyi daha kısa sürede uzaklaştırır lakin ısınma ve geri sıçrama riskini artırabilir.
• Düşük güc: Isıl yükü azaltabilir lakin işlem süresini yüzlerce saate uzatabilir.

Kümülatif enerji eğriləri ne göstermiştir?

Tədqiqatnın 19. sayfasındaki Şekil 6, zaman boyunca batareyadan çekilən enerjinin birikimli toplamını göstermektedir. Eğrilərin en dik bölümü ilk 25–50 saat arasındadır.

Yüksek derişimli %10 ve %20 məhlullerde enerjinin önemli bir bölümü ilk 25 saatte çekilmiştir. Yaklaşık 50 saatten sonra kümülatif enerji eğriləri böyük ölçüde yataylaşmış ve ek işlem süresinin kazandırdığı enerji azalmıştır.

Buna rağmen gərginlik ve cərəyan kayıtlarının bazı koşullarda təxminən 200–400 saate kadar sürdüğü görülmektedir. Bu süreler, tek hüceyrə düzeyinde bilə endüstriyel çevrim süresi açısından önemli bir sınırlılıktır.

Her elektrolitte ne kadar enerji çekilmiştir?

Tədqiqat bütün hüceyrəlerin başlanğıc enerjisini təxminən 12.580 mWh kabul etmiştir:

%20 K₂CO₃ koşulu, %20 NaCl’den 1437 mWh daha fazla enerji çekmiştir. Buna rağmen başlanğıc enerjisinin təxminən dörtte biri hüceyrəde kalmıştır.

Bu nəticə, tədqiqatnın “tamamen boşaltma” ifadesiyle tam olarak örtüşmemektedir. Təcrübə, incelenen xarici elektrokimyasal devreyle erişiləbilən enerjiyi hesaplamakta; hüceyrə daxiliinde elektro-kimyasal olarak kalabiləcek bütün artık enerjiyi ortadan kaldırmamaktadır.

K₂CO₃ neden daha iyi nəticə vermiş olabilir?

Tədqiqat K₂CO₃’nin avantajını aşağıdaki gözlemlerle açıklamaktadır:

• Başlanğıc cərəyanı NaCl’den daha yüksəktir.
• İlk saatlerde daha yüksək güc aktarılmıştır.
• Enerjinin böyük bölümü daha kısa sürede çekilmiştir.
• %20 məhlulde toplam çekilən enerji %76,3’e ulaşmıştır.
• Klorürlü məhlulye özgü kutup korozyonu ve klor daxilieren yan tepkilərden kaçınılabilir.

Tədqiqatçı potasyum iyonlarının sodyum iyonlarından daha kolay hareket edebiləceğini ve bunun daha yüksək cərəyana katkı sağlayabiləceğini belirtmektedir. Ancak məhlullerin iyonik ilətkenliği, elektrot kinetiği və ya gaz ürünleri birbaşa ölçülmediği daxiliin bu mekanizma kesin olarak təsdiqlənməmişdir.

NaCl’nin daha aşağı son gərginlik sağlaması avantaj mı?

NaCl məhlulleri hüceyrəyi təxminən 0,62–0,65 V’a kadar düşürürken K₂CO₃ təxminən 2,02–2,06 V düzeyinde kalmıştır. İlk bakışta NaCl daha tam bir boşalma sağlamış gibi görünebilir.

Buna qarşılıq enerji integrali K₂CO₃’de daha fazla enerji çekildiğini göstermektedir. Tədqiqatçı NaCl’de su ayrışmasının yanında klor daxilieren yan reaksiyonların gerçekleşebiləceğini, bu reaksiyonların gərginlik değerini düşürdüğünü iləri sürmektedir.

Tədqiqatda gaz analizi, korozyon ürünü analizi və ya elektrolit kimyası yapılmamıştır. Buna görə NaCl’deki aşağı gərginlikin ne kadarının gerçek hüceyrə enerjisi azalmasından, ne kadarının elektrot kutuplaşması ve yan tepkilərden mənbəlandığı kesin olarak belirlenememektedir.

Gerilim geri sıçraması nədir?

Batareya yük altındayken terminal gərginliki; daxili direnç, elektrot kutuplaşması ve derişim gradyanları nedeniyle açık devre değerinden aşağı olabilir. Deyüklənmə yolu kaldırıldıktan sonra iyon dağılımı yeniden dengelenir ve gərginlik tekrar yükselebilir. Bu davranış gərginlik geri sıçraması olarak adlandırılır.

Tədqiqat, daha böyük boşalma cərəyanının daha böyük ohmik düşüş ve daha güclü geri sıçrama oluşturabiləceğini belirtmektedir. Bu təhlükəsizk açısından önemlidir; boşalmaın hemen sonunda aşağı görünen gərginlik bir süre sonra yeniden yükselebilir.

Ancak tədqiqatda:

• Deyüklənmə sonrasında belirlenmiş bir dinlenme süresi,
• Açık devre gərginliki-zaman eğrisi,
• Geri sıçramanın volt cinsinden böyüklüğü,
• Elektrolitler arası geri sıçrama karşılaştırması

verilmemiştir. Buna görə “yüksək cərəyan daha böyük geri sıçrama oluşturur” sonucu təcrübəin birbaşa ölçülmüş bulgusu değil, tədqiqatçının elektrokimyasal yorumı.

Enerji gerçekten geri kazanılmış mı?

Hayır. Tədqiqat batareyadan çekilən enerjiyi hesaplamış, lakin bu enerjiyi elektriksel olarak depolamamıştır. Tuz məhlulsi kontrollü bir yük gibi davranmış ve enerji ağırlıklı olarak:

• Isıya,
• Elektroliz ve başka kimyasal reaksiyonlara,
• Bağlantı ve ölçmə devresi kayıplarına

dönüşmüştür.

Tədqiqatçı gelecekte aşağı batareya gərginlikini yükseltmek daxiliin bir DC-DC yükseltici kullanılabiləceğini önermiştir:

\[ V_{out}=\frac{V_{in}}{1-D} \]

• \(V_{in}\): Batareyadan gelen giriş gərginliki,
• \(V_{out}\): Dönüştürülmüş çıkış gərginliki,
• \(D\): 0 ilə 1 arasındaki görev oranıdır.

Ancak təcrübə düzeneğinde yükseltici dönüştürücü, enerji depolama ünitesi və ya dönüşüm verimi ölçməü yoxdur. Beləliklə güc elektroniğiyle enerji hasadı tədqiqatnın təcrübəsel sonucu değil, gelecekte denenebiləcek bir öneridir.

Tədqiqatnın desteklediği nəticəlar nelerdir?

• Dış elektrokimyasal bağlantıyla batareya gərginliki ve cərəyanı eş zamanlı olarak izlenebilmiştir.
• Tuz türü ve derişimi başlanğıc cərəyanını, gərginlik düşüşünü ve çekilən enerji miktarını önemli ölçüde değiştirmiştir.
• Daha yüksək derişimler ilk saatlerde daha yüksək cərəyan ve güc üretmiştir.
• İncelenen koşullar daxiliinde %20 K₂CO₃ en yüksək hesaplanan enerji çekme oranını sağlamıştır.
• Enerjinin böyük bölümü ilk 25–50 saat daxiliinde aktarılmıştır.
• Yalnızca gərginlik yerine cərəyan ve güc izlemenin boşalmaın ilərleyişi hakkında ek bilgi sağlayabiləceği gösterilmiştir.
• Batareyayı sıvının xariciında tutmak, kutup başı korozyonunun ölçməlere etkisini azaltabiləcek bir təcrübə yaklaşımı.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• %20 K₂CO₃’nin batareyayı tamamen enerjisiz hâle getirdiğini sübut etmir.
• Hüceyrənin mekanik parçalama daxiliin təhlükəsiz bir artık enerji sınırına ulaştığını göstərmir.
• Daha yüksək cərəyanın təcrübəde ölçülmüş bir temperatur artışına və ya termal kaçağa yol açtığını göstərmir.
• Gerilim geri sıçramasının böyüklüğünü birbaşa ölçmemektedir.
• Çekilən enerjinin depolandığını və ya yeniden kullanıldığını göstərmir.
• NaCl təcrübəinde klor gazı oluşumunu kimyasal analizle doğrulamamaktadır.
• Ömrünü tamamlamış, hasarlı və ya fərqli sağlık durumundaki batareyalarda eyni nəticəların alınacağını göstərmir.
• Birden fazla hüceyrənin eyni anda boşaltıldığı endüstriyel sistemin təhlükəsizğini göstərmir.
• Farklı batareya kimyaları, modüller və ya elektrikli araç paketleri daxiliin eyni optimumu sübut etmir.
• Platin tellerin böyük ölçekli təkrar emal daxiliin ekonomik olduğunu göstərmir.

Türkiyə’deki batareya təkrar emalü açısından ne ifade etmektedir?

Elektrikli araçların, taşınabilir elektronik cihazların ve enerji depolama sistemlerinin yaygınlaşmasıyla Türkiyə’de de fərqli kimyalara ve fərqli hasar durumlarına sahip batareyaların təhlükəsiz bdaxiliimde taşınması, depolanması ve geri dönüştürülmesi önem kazanacaktır.

Tədqiqatnın Türkiyə açısından en değerli mesajı, boşalma sürecinin yalnız terminal gərginlikine bakılarak yönetilmemesi gerektiğidir. Endüstriyel bir ön işlem sistemi şu değişkenleri birlikte izlemelidir:

• Hüceyrə və ya modül gərginliki,
• Deyüklənmə cərəyanı,
• Anlık güc ve kümülatif enerji,
• Hüceyrə ve elektrolit sıcaklığı,
• Dinlenme sonrasındaki gərginlik geri sıçraması,
• Gaz oluşumu ve elektrolit kimyası,
• Kısa devre və ya anormal cərəyan sıçramaları.

Yerel ölçekte yapılacak devam tədqiqatlarında gerçek ömrünü tamamlamış hüceyrəlerin, fərqli kimyaların ve çoklu batareya düzenlerinin kullanılması; kabul ediləbilir artık enerji sınırının ölçülmesi ve boşalma sonrası mekanik işlemenin təhlükəsizğinin doğrulanması gerekir.

Bu tədqiqat bireysel kullanıcıların batareyaları duzlu suda boşaltması daxiliin bir uygulama talimatı olarak görülmemelidir. Hasarlı və ya yüklənməlı litium-ion batareyalarla kontrolsüz işlem yapmak yangın, patlama, aşındırıcı madde ve zehirli gaz riski doğurabilir. Uygulamalar yalnız uygun havalandırma, izleme, yangın təhlükəsizği ve atık yönetimi bulunan profesyonel tesislerde değerlendirilmelidir.

Tədqiqatnın Metodi ve Nəticələrı

Təcrübəsel metod özeti

Altı təcrübə koşulunun enerji karşılaştırması

NaCl ve K₂CO₃ karşılaştırması

Tədqiqatdaki önemli daxili tutarsızlıklar

Tədqiqatnın güclü yönleri

• Gerilim ve cərəyanın birlikte ölçülmesini sağlayan açık bir təcrübə devresi sunmuştur.
• Batareyayı məhlulnin xariciında tutarak terminal korozyonunun ölçməlere etkisini azaltmıştır.
• İki duzu üç fərqli derişimde karşılaştırmıştır.
• Anlık güc ve kümülatif enerji hesaplamıştır.
• İşlem süresinin enerji çekme verimine etkisini göstermiştir.
• Yüksek başlanğıc cərəyanının endüstriyel ölçekte termal risk yaratabiləceğini gündeme getirmiştir.
• Enerji çekiminin böyük bölümünün ilk 25–50 saatte gerçekleştiğini göstermiştir.

Tədqiqatnın temel sınırlılıkları

• Tədqiqat hakem değerlendirmesinden geçmemiştir.
• Yazar bilgisi yüklenen tədqiqatnın başlık sayfasında yoxdur.
• Yalnızca yeni ve tek tip NCA hüceyrə araşdırılmışdır.
• Gerçek ömrünü tamamlamış və ya hasarlı hüceyrəler kullanılmamıştır.
• Bağımsız təcrübə tekrarlarının sayısı açıklanmamıştır.
• Hata çubukları ve istatistiksel belirsizlik yoxdur.
• Akım ve gərginlikin örnekleme sıklığı açıklanmamıştır.
• Batareya ve elektrolit temperaturları kaydedilmemiştir.
• Gerilim geri sıçraması ölçülməmişdir.
• Gaz ürünleri ve elektrolit kimyası analiz edilmemiştir.
• Çözelti ilətkenliği birbaşa ölçülməmişdir.
• Uzun təcrübəlerde su eklenmesine rağmen gerçek derişim izlenmemiştir.
• Güvenli təkrar emal daxiliin hedef gərginlik və ya artık enerji sınırı tanımlanmamıştır.
• En iyi koşulda dahi təxminən %23,7 tahmini enerji hüceyrəde kalmıştır.
• Enerji depolama və ya gerçek enerji geri kazanım sistemi kurulmamıştır.
• Platin tellerin ölçeklenebilir maliyeti incelenmemiştir.
• Çoklu hüceyrə, modül ve batareya paketi təcrübəleri yapılmamıştır.

Nəticəları güclendirecek ek təcrübəler

• Her koşulun çok sayıda müstəqil hüceyrəyle tekrarlanması,
• Ortalama, standart sapma ve güven aralıklarının verilmesi,
• Hüceyrə ve elektrolit temperaturlarının sürekli kaydedilmesi,
• Deyüklənmə sonrasında en az birkaç saatlik açık devre gərginliki ölçməü,
• Gerilim geri sıçramasının birbaşa karşılaştırılması,
• Elektrolit ilətkenliği ve pH değişiminin ölçülmesi,
• Çıkan gazların kimyasal analizinin yapılması,
• Deyüklənmə sonrası artık enerji ve yüklənmə durumunun müstəqil metodle belirlenmesi,
• Gerçek ömrünü tamamlamış ve fərqli sağlık durumundaki hüceyrəlerin kullanılması,
• LFP, NMC ve diğer hüceyrə kimyalarının karşılaştırılması,
• Çoklu hüceyrə təcrübəlerinde termal yayılımın ölçülmesi,
• Düşük maliyetli elektrot malzemelerinin platinle karşılaştırılması,
• DC-DC dönüştürücüyle gerçek enerji hasadı ve dönüşüm verimi ölçməü,
• Deyüklənmə sonrası kontrollü mekanik işlem təhlükəsizğinin sınanması

Mənbə ve Metod Qeydi

• Tədqiqatnın özgün adı: Electrochemical Discharge Optimization for Safe Recycling of Lithium-Ion Batteries
• Yazar: Cai Wen
• Yazar sayısı: SSRN resmî kaydında tek yazar gösterilmektedir.
• İletişim yazarı: Cai Wen
• Eş katkı və ya eş birinci yazarlık: Uygulanabilir değildir; ikinci bir yazar yoxdur.
• Kurum: Zhejiang University, Çin
• Bölüm bilgisi: Yüklenen tədqiqat metninde ve erişiləbilən SSRN kayıt özetinde belirtilmemiştir.
• Yazar bilgisi uyarısı: Yüklenen tədqiqat metninin başlık sayfasında yazar, kurum ve e-posta bilgisi yoxdur. Bibliyografik kimlik SSRN resmî kaydından doğrulanmıştır.
• Tədqiqat yılı: 2026
• Kesin yükleme tarihi: Yüklenen metinde belirtilmemiştir; kesin gün bu değerlendirmede doğrulanamamıştır.
• Mənbə türü: Hakem değerlendirmesinden geçmemiş təcrübəsel preprint araştırma metni
• Yayın platformu: SSRN
• Platform işletmecisi: Elsevier
• Preprint DOI: 10.2139/ssrn.7196718
• Resmî kayıt:SSRN resmî tədqiqat sayfası
• Kalıcı DOI bağlantısı:10.2139/ssrn.7196718
• Dergi: Hakemli bir dergide yayımlandığı doğrulanamamıştır.
• Özgün yayınevi: Hakemli dergi yayınevi yoxdur; tədqiqat SSRN platformunda sunulmuştur.
• Hakemlik durumu: Tədqiqatnın her sayfasında hakem değerlendirmesinden geçmediği belirtilmektedir.
• Finansman: İncelenen metinde ayrı bir finansman beyanı yoxdur.
• Çıkar çatışması: İncelenen metinde ayrı bir çıkar çatışması beyanı yoxdur.
• Etik onay: İnsan və ya hayvan katılımcı daxiliermeyen batareya təcrübəi olduğu daxiliin uygulanabilir bir etik kurul beyanı yoxdur.
• Ham veri: Açık veri deposu bağlantısı verilmemiştir.
• Təcrübə kayıtları ve analiz kodu: Açık erişim bağlantısı verilmemiştir.

Bu Verianla makalesinin bilimsel daxilieriği yalnız yüklenen tədqiqatnın metni, təcrübə metodi, eşdeğer devreleri, denklemleri, gərginlik-cərəyan-güc eğriləri, kümülatif enerji grafiği ve nəticə tablosu esas alınarak hazırlanmıştır. Dış mənbəlar yalnız tədqiqatnın yazarı, kurumu, DOI’si, platformu ve yayın durumunun bibliyografik olarak doğrulanması amacıyla kullanılmış; xarici mənbəlardan bilimsel bulgu eklenmemiştir.

Tədqiqatda “enerji geri kazanımı” ifadesi kullanılmaktadır. Ancak kurulan təcrübə devresinde enerji depolama sistemi bulunmadığından ölçülen böyüklük gerçekte batareyadan çekilən ve devrede harcanan enerjidir. DC-DC dönüştürücüyle enerjinin depolanması yalnız gelecek tədqiqat önerisi olarak sunulmuştur.

%20 K₂CO₃ koşulunda başlanğıc enerjisinin %76,3’ü çekilmiş, təxminən %23,7’si hüceyrəde kalmıştır. Tədqiqat təhlükəsiz mekanik təkrar emal daxiliin gereken artık enerji və ya açık devre gərginliki sınırını tanımlamadığından “tam ve təhlükəsiz boşalma” sonucu doğrulanamamaktadır.

Yüksek cərəyanın ısınmayı ve gərginlik geri sıçramasını artırabiləceği tartışılmıştır; lakin temperatur ve geri sıçrama birbaşa ölçülməmişdir. Buna görə söz konusu təhlükəsizk nəticəları təcrübəsel nicel bulgu değil, gözlenen cərəyan davranışına dayalı mekanistik yorumlardır.

Tədqiqat bireysel kullanıcılar daxiliin batareya boşaltma talimatı değildir. Litium-ion hüceyrəlerin duz məhlulleriyle kontrolsüz bdaxiliimde boşalma edilmesi yangın, termal kaçak, aşındırıcı reaksiyon ve zehirli gaz riski oluşturabilir.