Telefon Bataryasını Niçin Bir Anda Dolduramıyoruz?

En oldukça ihtiyacımız olan anda telefonumuzun ya da bilgisayarımızın şarjının bitmesi, bizleri oldukça çaresiz bir durumda bırakabiliyor. O şekilde ki telefon bataryalarının bir tek 1 günü çıkarıyor olması insanı rahatlatırken öte taraftan onları günde 2-3 kere şarj etmek zorunda kalmak sinirlerimizin bozulmasına sebep oluyor.

Süratli şarj seçenekleri olsa bile niçin telefonların bataryasını doldurabilmek için genel anlamda saatlerce beklememiz gerekiyor ki? Onun yerine otomobilimize yakıt alır benzer biçimde telefonun gereksinim duyan tüm enerjiyi bataryaya aktarsak 2-3 dakika içinde tamamen dolmuş bir batarya elimizde olmaz mı?

Ilk olarak en temeldeki data yanlışını çözelim: Telefon bataryaları, içine elektrik akımını doldurduğumuz tanklar değiller

Aslına bakarsan öyleki olsalardı, şarjınız bittiğinde telefonunuz fark edilir derecede hafifçe olurdu. Bundan ziyade bataryaların içinde, aslına bakarsak kimyasal tepkimeler gerçekleşiyor. Şu an bile bu içeriğimizi okuduğunuz sırada söz mevzusu tepkime gerçekleşir vaziyette.

Bu tepkime şarj edilirken ve şarj boşaltılırken olmak suretiyle iki şekilde gerçekleşiyor:

İki durumda da anot ve katot vazife alıyor. Bunların arasındaki iletkenliği ise elektrolitler sağlıyor. Şarj esnasında katot eksi kıymeti alırken anot, artı kıymeti alıyor. Bu sırada elektronların alışverişi sağlanıyor. Telefonu kullandığınız sırada gerçekleşen kimyasal tepkimeyi, aleti şarja taktığınızda ise tersine çeviriyorsunuz. Anot ve katodun rolleri de böylece değişmiş oluyor.

Özetlemek gerekirse telefona elektrik yükleyip kullandıkça harcamaktan bir tık daha karışık şeyler dönüyor. Biz gene de en rahat şekliyle devam edelim.

Bu tepkimenin aniden gerçekleşmesi de mümkün değil:

Tesir-tepki kuralı burada devreye giriyor. Kafanızda canlandırmaya çalışalım. Trafiğin olmadığı bir yolda aracınızla istediğiniz hızda herhangi bir direnç görmeden ilerleyebilirsiniz. Fakat yol doluysa karşınızda bir direnç olacağı için o denli da süratli gidemezsiniz. Yoksa neticeleri fena olur.

Batarya üstünde ilerleyen elektronlar, siz hem aleti şarj ederken hem de şarjdan çıkarıp kullanırken hareket hâlinde olur. Bu sırada da üstünde bulundukları kondüktörden gelen dirençle karşı karşıya bırakılırlar. Bu da ısı üretir ve telefonu şarj ederken de düzgüsel gündelik işlerde kullanırken de ısındığını hissetmemizin sebebi budur.

Bu direnç günümüz teknolojisinin limitlerinden dolayı var. Peki gene de telefona tam şarj için gereksinim duyan akımı verdik diyelim, ne olur?

Telefona normalden iki kat fazla akım sağlanırsa elektronlar, gene direnç yüzünden iki kat fazla ısı üretecektir. 1 saatte dolan bataryayı da 1 dakikada doldurmaya çalıştırdığımızda bu kabaca 60 dakikada alınabilecek yükü 1 dakikaya sıkıştırmak demek. Bunun sonucunda olacak şey de belli.

Aklınıza bu aşamada Samsung’un patlayan telefonu Galaxy Note 7 gelmiş olabilir. Normalde lityum telefon bataryalarında fazla ısınmayı önlemek amacıyla devreler bulunur. Bu devrelerin etkili şekilde ısıyı dağıtabilmesi için de yeterince geniş alana haiz olmaları gerekir. Note 7’nin noksan kalıp felaketlere yol açmış olduğu mevzu da buydu, dönem için yeterince geniş alan sunmaması ve bu sebeple de ısıyı dağıtmayı becerememesi.

Söz mevzusu devrenin bir öteki mühim amacı da termal sızıntıyı önlemek:

Bu durum, ısınan sistemin ısıyı dağıtamamasıyla ve bu sebeple var olanı daha da oldukça beslemesiyle tekrara binerek yanmasına sebep oluyor. Doğrusu azca ilkin de söylediğimiz suretiyle telefona anlık olarak verilen yüksek miktardaki akım, bu tür bir tepkimeye yol açacak ve aleti kullanılamaz hâle getirecektir.

Fakat bu şekilde bir durumda cihazınız için endişelenmenize gerek kalmaz. Zira hastane masraflarınız daha oldukça göze batacaktır.

Kısa sürede bataryaları kısa sürede dolduracak bir yöntem ortaya çıkarıldı:

Elektrikli araçlara odaklanan bu emek verme neticesinde lityum iyon bataryaların fazla yük altında ısınması sorununu çözecek bir yöntem bulunmuş oldu. Emek harcamayı gerçekleştirenler, batarya için daha geniş bir alan kullanmayı düşünmediler normal olarak. Onun yerine makine öğreniminin sorunlara çözüm olması umut ediliyor.

Söz mevzusu emek verme kapsamında araştırmacılar her tür batarya için, bataryalar zarar görmeden şarj süresinin iyi mi optimize edilebileceğini ve değişik bataryaların hangi şarj şekillerinde problem çıkaracağını görmüş oldu. Analizler sonucunda kullanılan yöntemde ise bir elektrikli otomobil bataryasının şarjı yüzde 0’dan 90’a bir tek 10 dakikada çıkarıldı.

Bunun yaygınlaştığını gördüğümüzde elektrikli araçların rekabette güç kazanacağı kuşku götürmez bir gerçek. Öte taraftan aynı gelişmeyi akıllı telefonlarda da görmeyi bekliyoruz.

Kaynaklar: Science Focus, The Guardian, Waste Time, Inquisitive Universe