En çok muhtaçlığımız olan anda telefonumuzun ya da bilgisayarımızın şarjının bitmesi, bizleri epeyce çaresiz bir durumda bırakabiliyor. O denli ki telefon bataryalarının yalnızca 1 günü çıkarıyor olması insanı rahatlatırken öte yandan onları günde 2-3 sefer şarj etmek zorunda kalmak sonlarımızın bozulmasına sebep oluyor.

Hızlı şarj seçenekleri olsa bile neden telefonların bataryasını doldurabilmek için genelde saatlerce beklememiz gerekiyor ki? Onun yerine otomobilimize yakıt alır üzere telefonun gereksinimi olan tüm enerjiyi bataryaya aktarsak 2-3 dakika içinde büsbütün dolmuş bir batarya elimizde olmaz mı?

Öncelikle en temeldeki bilgi yanlışını çözelim: Telefon bataryaları, içine elektrik akımını doldurduğumuz tanklar değiller

Zaten o denli olsalardı, şarjınız bittiğinde telefonunuz fark edilir derecede hafif olurdu. Bundan çok bataryaların içinde, aslında kimyasal tepkimeler gerçekleşiyor. Şu an bile bu içeriğimizi okuduğunuz sırada kelam konusu yansıma gerçekleşir vaziyette.

Bu yansıma şarj edilirken ve şarj boşaltılırken olmak üzere iki formda gerçekleşiyor:

İki durumda da anot ve katot misyon alıyor. Bunların ortasındaki iletkenliği ise elektrolitler sağlıyor. Şarj esnasında katot eksi bedeli alırken anot, artı kıymeti alıyor. Bu sırada elektronların alışverişi sağlanıyor. Telefonu kullandığınız sırada gerçekleşen kimyasal yansımayı, aygıtı şarja taktığınızda ise aksine çeviriyorsunuz. Anot ve katodun rolleri de böylelikle değişmiş oluyor.

Kısaca telefona elektrik yükleyip kullandıkça harcamaktan bir tık daha karışık şeyler dönüyor. Biz tekrar de en kolay biçimiyle devam edelim.

Bu yansımanın bir anda gerçekleşmesi de mümkün değil:

Etki-tepki kuralı burada devreye giriyor. Başınızda canlandırmaya çalışalım. Trafiğin olmadığı bir yolda aracınızla istediğiniz süratte rastgele bir direnç görmeden ilerleyebilirsiniz. Ancak yol doluysa karşınızda bir direnç olacağı için o kadar da süratli gidemezsiniz. Yoksa sonuçları berbat olur.

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

Bu direnç günümüz teknolojisinin limitlerinden dolayı var. Pekala yeniden de telefona tam şarj için gereksinimi olan akımı verdik diyelim, ne olur?

Telefona olağandan iki kat fazla akım sağlanırsa elektronlar, tekrar 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 aşikâr.

Aklınıza bu noktada Samsung’un patlayan telefonu Galaxy Note 7 gelmiş olabilir. Olağanda lityum telefon bataryalarında fazla ısınmayı önlemek emeliyle devreler bulunur. Bu devrelerin tesirli biçimde ısıyı dağıtabilmesi için de gereğince geniş alana sahip olmaları gerekir. Note 7’nin eksik kalıp felaketlere yol açtığı mevzu da buydu, devre için gereğince geniş alan sunmaması ve bu sebeple de ısıyı dağıtmayı becerememesi.

Söz konusu devrenin bir başka değerli gayesi da termal sızıntıyı önlemek:

Bu durum, ısınan sistemin ısıyı dağıtamamasıyla ve bu sebeple var olanı daha da çok beslemesiyle tekrara binerek yanmasına sebep oluyor. Yani az evvel de söylediğimiz üzere telefona anlık olarak verilen yüksek ölçüdeki akım, bu cins bir yansımaya yol açacak ve aygıtı kullanılamaz hâle getirecektir.

Ama bu türlü bir durumda aygıtınız için endişelenmenize gerek kalmaz. Çünkü hastane masraflarınız daha çok göze batacaktır.

Yakın vakitte bataryaları kısa müddette dolduracak bir usul keşfedildi:

Elektrikli araçlara odaklanan bu çalışma sonucunda lityum iyon bataryaların fazla yük altında ısınması sıkıntısını çözecek bir sistem bulundu. Çalışmayı gerçekleştirenler, batarya için daha geniş bir alan kullanmayı düşünmediler elbette. Onun yerine makine öğreniminin meselelere tahlil olması bekleniyor.

Söz konusu çalışma kapsamında araştırmacılar her cins batarya için, bataryalar zarar görmeden şarj mühletinin nasıl optimize edilebileceğini ve farklı bataryaların hangi şarj formüllerinde sorun çıkaracağını gördü. Tahliller sonucunda kullanılan formülde ise bir elektrikli otomobil bataryasının şarjı yüzde 0’dan 90’a yalnızca 10 dakikada çıkarıldı.

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

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