Lityum İyon Piller Nelerdir?

Lityum-iyon piller popüler bir pil kimyası türüdür. Bu pillerin sunduğu en büyük avantaj şarj edilebilir olmalarıdır. Bu özelliği nedeniyle günümüzde pil kullanan çoğu tüketici cihazında bulunurlar. Telefonlarda, elektrikli araçlarda ve pille çalışan golf arabalarında bulunabilirler.

Lityum İyon Piller Nasıl Çalışır?

Lityum-iyon piller bir veya daha fazla lityum-iyon hücreden oluşur. Aşırı şarjı önlemek için koruyucu bir devre kartı da içerirler. Hücreler, koruyucu devre kartıyla birlikte bir muhafazaya yerleştirildiklerinde pil olarak adlandırılır.

Lityum İyon Piller Lityum Pillerle Aynı mı?

Hayır. Lityum pil ve lityum iyon pil oldukça farklıdır. Temel fark, ikincisinin şarj edilebilir olmasıdır. Bir diğer önemli fark raf ömrüdür. Bir lityum pil kullanılmadan 12 yıla kadar dayanabilirken, lityum iyon pillerin raf ömrü 3 yıla kadar çıkabilir.

Lityum İyon Pillerin Temel Bileşenleri Nelerdir?

Lityum iyon hücrelerinin dört ana bileşeni vardır. Bunlar:

Anot

Anot, elektriğin aküden harici bir devreye geçmesini sağlar. Ayrıca pili şarj ederken lityum iyonlarını da depolar.

Katot

Katot, hücrenin kapasitesini ve voltajını belirleyen şeydir. Pili boşaltırken lityum iyonları üretir.

Elektrolit

Elektrolit, lityum iyonlarının katot ve anot arasında hareket etmesi için bir kanal görevi gören bir malzemedir. Tuzlar, katkı maddeleri ve çeşitli çözücülerden oluşur.

Ayırıcı

Lityum iyon hücresindeki son parça ayırıcıdır. Katot ve anotu ayrı tutmak için fiziksel bir bariyer görevi görür.

Lityum-iyon piller, lityum iyonlarını elektrolit yoluyla katottan anoda ve tersi yönde hareket ettirerek çalışır. İyonlar hareket ettikçe anottaki serbest elektronları aktive ederek pozitif akım toplayıcıda bir yük oluştururlar. Bu elektronlar cihazdan, telefondan veya golf arabasından negatif toplayıcıya ve katoda geri akar. Pilin içindeki elektronların serbest akışı ayırıcı tarafından engellenerek onları kontaklara doğru zorlar.

Bir lityum iyon pili şarj ettiğinizde katot, lityum iyonlarını serbest bırakır ve bunlar anoda doğru hareket eder. Deşarj sırasında lityum iyonları anottan katoda doğru hareket ederek bir akım akışı oluşturur.

Lityum İyon Piller Ne Zaman İcat Edildi?

Lityum-iyon piller ilk olarak 70'li yıllarda İngiliz kimyager Stanley Whittingham tarafından tasarlandı. Deneyleri sırasında bilim insanları, kendi kendini şarj edebilen bir pilin çeşitli kimyalarını araştırdılar. İlk denemesinde elektrot olarak titanyum disülfit ve lityum kullanıldı. Ancak piller kısa devre yapabilir ve patlayabilir.

80'lerde başka bir bilim adamı John B. Goodenough bu mücadeleyi üstlendi. Kısa süre sonra Japon kimyager Akira Yoshino bu teknolojiyle ilgili araştırmalara başladı. Yoshino ve Goodenough, patlamaların ana nedeninin lityum metali olduğunu kanıtladı.

90'lı yıllarda lityum iyon teknolojisi ilgi görmeye başladı ve on yılın sonuna gelindiğinde hızla popüler bir güç kaynağı haline geldi. Bu, teknolojinin Sony tarafından ticarileştirildiği ilk seferdi. Lityum pillerin bu zayıf güvenlik kaydı, lityum iyon pillerin geliştirilmesine yol açtı.

Lityum piller daha yüksek enerji yoğunluğunu taşıyabilmelerine rağmen şarj ve deşarj sırasında güvensizdirler. Öte yandan, kullanıcılar temel güvenlik kurallarına uyduklarında lityum iyon pillerin şarj edilmesi ve deşarj edilmesi oldukça güvenlidir.

En İyi Lityum İyon Kimyası Nedir?

Çok sayıda lityum iyon pil kimyası türü vardır. Ticari olarak temin edilebilenler şunlardır:

Lityum Titanat
Lityum Nikel Kobalt Alüminyum Oksit
Lityum Nikel Manganez Kobalt Oksit
Lityum Manganez Oksit (LMO)
Lityum Kobalt Oksit
Lityum Demir Fosfat (LiFePO4)

Lityum iyon piller için çok sayıda kimya türü vardır. Her birinin artıları ve eksileri var. Ancak bazıları yalnızca belirli kullanım durumları için uygundur. Bu nedenle seçeceğiniz tür, güç ihtiyaçlarınıza, bütçenize, güvenlik toleransınıza ve özel kullanım durumunuza bağlı olacaktır.

Ancak LiFePO4 piller ticari olarak en uygun seçenektir. Bu piller, anot görevi gören bir grafit karbon elektrot ve katot görevi gören fosfat içerir. 10.000 çevrime kadar uzun çevrim ömrüne sahiptirler.

Ek olarak, mükemmel termal kararlılık sunarlar ve talepteki kısa dalgalanmaları güvenli bir şekilde karşılayabilirler. LiFePO4 piller, piyasada satılan tüm lityum iyon pil türlerinin en yükseği olan 510 Fahrenheit dereceye kadar termal kaçak eşiğine göre derecelendirilmiştir.

LiFePO4 Pillerin Avantajları

Kurşun asit ve diğer lityum bazlı pillerle karşılaştırıldığında lityum demir fosfat pillerin büyük bir avantajı vardır. Verimli bir şekilde şarj ve deşarj olurlar, daha uzun süre dayanırlar ve derincleKapasite kaybetmeden. Bu avantajlar, pillerin diğer pil türlerine kıyasla kullanım ömrü boyunca büyük maliyet tasarrufu sağladığı anlamına gelir. Aşağıda bu akülerin düşük hızlı elektrikli araçlarda ve endüstriyel ekipmanlarda belirli avantajlarına bir bakış bulunmaktadır.

Düşük Hızlı Araçlarda LiFePO4 Pil

Düşük hızlı elektrikli araçlar (LEV'ler), ağırlığı 3000 pound'un altında olan dört tekerlekli araçlardır. Elektrikli pillerle çalıştırılıyorlar, bu da onları golf arabaları ve diğer eğlence amaçlı kullanımlar için popüler bir seçim haline getiriyor.

LEV'niz için pil seçeneğini seçerken en önemli hususlardan biri uzun ömürlülüktür. Örneğin, pille çalışan golf arabaları, 18 delikli bir golf sahasında şarj edilmeye gerek kalmadan dolaşabilecek kadar güce sahip olmalıdır.

Bir diğer önemli husus bakım programıdır. İyi bir pil, boş zaman aktivitelerinizden maksimum keyif alabilmeniz için bakım gerektirmemelidir.

Pil aynı zamanda çeşitli hava koşullarında da çalışabilmelidir. Mesela hem yazın sıcağında hem de sıcaklığın düştüğü sonbaharda golf oynamanıza olanak sağlamalı.

İyi bir akü aynı zamanda aşırı ısınmamasını veya çok fazla soğumamasını ve kapasitesini düşürmemesini sağlayan bir kontrol sistemi ile birlikte gelmelidir.

Tüm bu temel ama önemli koşulları karşılayan en iyi markalardan biri ROYPOW'dur. LiFePO4 lityum pil serisi, 4°F ile 131°F arasındaki sıcaklıklar için derecelendirilmiştir. Piller dahili bir pil yönetim sistemiyle birlikte gelir ve kurulumu son derece kolaydır.

Lityum İyon Piller için Endüstriyel Uygulamalar

Lityum-iyon piller endüstriyel uygulamalarda popüler bir seçenektir. Kullanılan en yaygın kimya LiFePO4 pillerdir. Bu pilleri kullanan en yaygın ekipmanlardan bazıları şunlardır:

Dar koridor forkliftleri
Denge ağırlıklı forkliftler
3 Tekerlekli Forkliftler
Telsiz istifleyiciler
Uç ve merkez biniciler

Lityum iyon pillerin endüstriyel ortamlarda popülaritesinin artmasının birçok nedeni vardır. Başlıcaları şunlardır:

Yüksek Kapasite ve Uzun Ömür

Lityum-iyon piller, kurşun-asit pillere kıyasla daha yüksek enerji yoğunluğuna ve uzun ömürlülüğe sahiptir. Ağırlığın üçte biri kadar ağırlığa sahip olabilirler ve aynı verimi sağlayabilirler.

Yaşam döngüleri bir diğer önemli avantajdır. Endüstriyel bir operasyonda amaç, kısa vadede tekrarlanan maliyetleri minimumda tutmaktır. Lityum iyon akülerle forklift aküleri üç kat daha uzun süre dayanabilir ve bu da uzun vadede büyük maliyet tasarrufu sağlar.

Ayrıca kapasitelerini etkilemeden %80'e kadar daha geniş bir deşarj derinliğinde çalışabilirler. Bunun zaman tasarrufu açısından başka bir avantajı daha var. Pilleri değiştirmek için operasyonların yarıda durmasına gerek yoktur, bu da yeterince uzun bir süre boyunca binlerce adam-saat tasarruf edilmesini sağlayabilir.

Yüksek Hızlı Şarj

Endüstriyel kurşun-asit akülerle normal şarj süresi yaklaşık sekiz saattir. Bu, pilin kullanılamadığı 8 saatlik vardiyanın tamamına eşdeğerdir. Sonuç olarak, bir yöneticinin bu kesinti süresini hesaba katması ve ekstra pil satın alması gerekir.

LiFePO4 pillerle bu hiç de zor değil. Bunun iyi bir örneğiROYPOW endüstriyel LifePO4 lityum pillerKurşun asitli akülerden dört kat daha hızlı şarj olur. Diğer bir fayda ise taburculuk sırasında verimli kalabilme yeteneğidir. Kurşun asitli aküler, deşarj olurken sıklıkla performansta bir gecikme yaşarlar.

Etkin akü yönetim sistemi sayesinde ROYPOW endüstriyel akü serisinde de bellek sorunu yoktur. Kurşun asitli aküler sıklıkla bu sorundan muzdariptir ve bu da tam kapasiteye ulaşılamamasına neden olabilir.

Zamanla sülfatlaşmaya neden olur ve bu da zaten kısa olan ömürlerini yarıya indirebilir. Sorun genellikle kurşun asitli aküler tam şarj olmadan saklandığında ortaya çıkar. Lityum piller kısa aralıklarla şarj edilebilir ve sıfırın üzerindeki herhangi bir kapasitede sorunsuz bir şekilde saklanabilir.

Güvenlik ve Kullanım

LiFePO4 piller endüstriyel ortamlarda büyük bir avantaja sahiptir. İlk olarak, mükemmel termal stabiliteye sahiptirler. Bu piller 131°F'ye kadar sıcaklıklarda herhangi bir hasara uğramadan çalışabilir. Kurşun asitli aküler benzer sıcaklıkta kullanım ömrünün %80'ini kaybedecektir.

Bir diğer konu ise pillerin ağırlığıdır. Benzer bir akü kapasitesi için kurşun asitli akülerin ağırlığı önemli ölçüde daha fazladır. Bu nedenle, genellikle özel ekipmanlara ve daha uzun kurulum süresine ihtiyaç duyarlar; bu da iş için daha az adam-saat harcanmasına yol açabilir.

Bir diğer konu işçi güvenliğidir. Genel olarak LiFePO4 piller kurşun asitli pillerden daha güvenlidir. OSHA kurallarına göre kurşun asitli aküler, tehlikeli dumanları ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmış ekipmanın bulunduğu özel bir odada saklanmalıdır. Bu, endüstriyel bir operasyona ekstra maliyet ve karmaşıklık getirir.

Çözüm

Lityum-iyon piller endüstriyel ortamlarda ve düşük hızlı elektrikli araçlarda açık bir avantaja sahiptir. Daha uzun süre dayanırlar, dolayısıyla kullanıcıların parasından tasarruf ederler. Bu piller aynı zamanda sıfır bakım gerektirir; bu, özellikle maliyet tasarrufunun çok önemli olduğu endüstriyel bir ortamda önemlidir.