Lityum İyon Piller Nelerdir?

Lityum iyon piller, popüler bir pil kimyası türüdür. Bu pillerin sunduğu en büyük avantajlardan biri şarj edilebilir olmalarıdır. Bu özellikleri sayesinde, günümüzde pil kullanan çoğu tüketici cihazında bulunurlar. Telefonlarda, elektrikli araçlarda ve pille çalışan golf arabalarında da bulunurlar.

Lityum İyon Piller Nasıl Çalışır?

Lityum iyon piller, bir veya birden fazla lityum iyon hücreden oluşur. Ayrıca, aşırı şarjı önlemek için koruyucu bir devre kartı içerirler. Hücreler, koruyucu devre kartı bulunan bir kasaya yerleştirildiğinde pil adını alırlar.

Lityum İyon Piller Lityum Pillerle Aynı Mıdır?

Hayır. Lityum pil ve lityum iyon pil arasında büyük farklar vardır. Temel fark, ikincisinin şarj edilebilir olmasıdır. Bir diğer önemli fark ise raf ömrüdür. Bir lityum pil kullanılmadan 12 yıla kadar dayanabilirken, lityum iyon pillerin raf ömrü 3 yıla kadardır.

Lityum İyon Pillerin Temel Bileşenleri Nelerdir?

Lityum iyon hücrelerinin dört ana bileşeni vardır. Bunlar şunlardır:

Anot

Anot, elektriğin pilden harici bir devreye aktarılmasını sağlar. Ayrıca, pil şarj edilirken lityum iyonlarını depolar.

Katot

Katot, hücrenin kapasitesini ve voltajını belirleyen şeydir. Pil boşaldığında lityum iyonları üretir.

Elektrolit

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

Ayırıcı

Lityum iyon hücresindeki son parça ayırıcıdır. Ayırıcı, katot ve anodu birbirinden ayıran fiziksel bir bariyer görevi görür.

Lityum iyon piller, lityum iyonlarını elektrolit aracılığıyla katottan anoda ve anottan katoda hareket ettirerek çalışır. İyonlar hareket ettikçe, anottaki serbest elektronları aktive ederek pozitif akım toplayıcısında bir yük oluştururlar. Bu elektronlar, bir telefon veya golf arabası gibi bir cihazdan geçerek negatif toplayıcıya ve ardından tekrar katoda akar. Ayırıcı, elektronların pil içindeki serbest akışını engelleyerek onları kontaklara doğru iter.

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

Lityum İyon Piller Ne Zaman İcat Edildi?

Lityum iyon piller ilk olarak 70'lerde İngiliz kimyager Stanley Whittingham tarafından tasarlandı. Whittingham'ın deneyleri sırasında bilim insanları, kendi kendini şarj edebilen bir pil için çeşitli kimyasallar araştırdılar. Whittingham'ın ilk denemesi, elektrot olarak titanyum disülfür ve lityumu içeriyordu. Ancak piller kısa devre yapıp patlıyordu.

80'lerde, bir başka bilim insanı John B. Goodenough bu meydan okumayı üstlendi. Kısa süre sonra, Japon kimyager Akira Yoshino bu teknoloji üzerinde araştırmalara başladı. Yoshino ve Goodenough, lityum metalinin patlamaların ana nedeni olduğunu kanıtladılar.

90'larda lityum iyon teknolojisi ivme kazanmaya başladı ve on yılın sonunda hızla popüler bir güç kaynağı haline geldi. Bu, teknolojinin Sony tarafından ilk kez ticarileştirildiği dönemdi. Lityum pillerin bu zayıf güvenlik sicili, lityum iyon pillerin geliştirilmesine yol açtı.

Lityum piller daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahip olabilse de, şarj ve deşarj sırasında güvenli değildir. Öte yandan, lityum iyon piller, kullanıcılar temel güvenlik kurallarına uyduğu sürece şarj ve deşarj için oldukça güvenlidir.

En İyi Lityum İyon Kimyası Hangisidir?

Çok sayıda lityum iyon pil kimyasalı türü mevcuttur. Piyasada bulunanlar 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 kimyasal yapı mevcuttur. Her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Ancak bazıları yalnızca belirli kullanım durumları için uygundur. Bu nedenle, seçeceğiniz tür güç ihtiyaçlarınıza, bütçenize, güvenlik toleransınıza ve belirli kullanım durumunuza bağlı olacaktır.

Ancak, piyasada en çok bulunan seçenek LiFePO4 pillerdir. Bu piller, anot görevi gören grafit karbon elektrot ve katot görevi gören fosfat içerir. 10.000 çevrime kadar uzun bir çevrim ömrüne sahiptirler.

Ayrıca, yüksek termal stabilite sunarlar ve talepteki kısa süreli dalgalanmaları güvenli bir şekilde karşılayabilirler. LiFePO4 piller, piyasada bulunan tüm lityum iyon pil türleri arasında en yüksek değer olan 510 Fahrenheit dereceye kadar termal kaçak eşiğine sahiptir.

LiFePO4 Pillerin Avantajları

Kurşun asit ve diğer lityum bazlı pillerle karşılaştırıldığında, lityum demir fosfat piller büyük bir avantaja sahiptir. Verimli bir şekilde şarj ve deşarj olurlar, daha uzun ömürlüdürler ve derin deşarj yapabilirler.temizKapasite kaybı olmadan. Bu avantajlar, akülerin diğer akü türlerine kıyasla kullanım ömürleri boyunca büyük maliyet tasarrufu sağladığı anlamına gelir. Aşağıda, bu akülerin düşük hızlı motorlu taşıtlarda ve endüstriyel ekipmanlarda sağladığı belirli avantajlara bir göz atabilirsiniz.

Düşük Hızlı Araçlardaki LiFePO4 Pil

Düşük hızlı elektrikli araçlar (LEV'ler), 3.000 pound'dan daha hafif dört tekerlekli araçlardır. Elektrikli pillerle çalışırlar, bu da onları golf arabaları ve diğer eğlence amaçlı kullanımlar için popüler bir seçenek haline getirir.

Hafif ticari aracınız için akü seçeneğini seçerken en önemli hususlardan biri uzun ömürlülüktür. Örneğin, akülü golf arabaları, şarj edilmeden 18 delikli bir golf sahasında dolaşabilecek kadar güce sahip olmalıdır.

Bir diğer önemli husus ise bakım programıdır. İyi bir akünün, boş zaman aktivitenizden maksimum keyif alabilmeniz için bakım gerektirmemesi gerekir.

Pilin ayrıca değişken hava koşullarında da çalışabilmesi gerekir. Örneğin, hem yaz sıcağında hem de sonbaharda hava sıcaklığının düştüğü zamanlarda golf oynamanıza olanak sağlamalıdır.

İyi bir bataryanın, kapasitesinin düşmesine neden olacak şekilde aşırı ısınmasını veya aşırı soğumasını önleyen bir kontrol sistemiyle birlikte gelmesi gerekir.

Tüm bu temel ama önemli koşulları karşılayan en iyi markalardan biri ROYPOW'dur. LiFePO4 lityum pil serisi, 4°F ile 131°F arasındaki sıcaklıklara dayanıklıdır. 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. En yaygın kullanılan kimyasal LiFePO4 pillerdir. Bu pilleri kullanan en yaygın ekipmanlardan bazıları şunlardır:

Dar koridor forkliftleri
Dengeli forkliftler
3 Tekerlekli Forkliftler
Yürüyerek çalışan istifleyiciler
Son ve merkez biniciler

Lityum iyon pillerin endüstriyel ortamlarda popülerlik kazanmasının birçok nedeni vardır. Bunlardan başlıcaları şunlardır:

Yüksek Kapasite ve Uzun Ömür

Lityum iyon piller, kurşun asitli pillere kıyasla daha yüksek enerji yoğunluğuna ve uzun ömre sahiptir. Kurşun asitli pillerin üçte biri ağırlığında olup aynı gücü sağlayabilirler.

Yaşam döngüleri de bir diğer önemli avantajdır. Endüstriyel bir işletme için amaç, kısa vadeli tekrarlayan maliyetleri minimumda tutmaktır. Lityum iyon aküler sayesinde forklift aküleri üç kat daha uzun süre dayanabilir ve bu da uzun vadede büyük maliyet tasarrufları sağlar.

Ayrıca, kapasitelerinde herhangi bir etki olmaksızın %80'e kadar daha büyük bir deşarj derinliğinde çalışabilirler. Bu da zamandan tasarruf açısından bir avantaj sağlar. Operasyonların pilleri değiştirmek için yarıda kesilmesine gerek kalmaz, bu da yeterince uzun bir süre içinde binlerce adam-saat tasarrufu sağlayabilir.

Yüksek Hızlı Şarj

Endüstriyel kurşun-asit akülerde normal şarj süresi yaklaşık sekiz saattir. Bu, akünün kullanılamadığı tam 8 saatlik bir vardiyaya denk gelir. Dolayısıyla, bir yönetici bu kesinti süresini hesaba katmalı ve yedek akü satın almalıdır.

LiFePO4 pillerle bu bir zorluk teşkil etmiyor. Bunun iyi bir örneği:ROYPOW endüstriyel LifePO4 lityum pillerKurşun asit akülerden dört kat daha hızlı şarj olan . Bir diğer avantajı da deşarj sırasında verimliliğini koruyabilmesidir. Kurşun asit aküler deşarj sırasında genellikle performans düşüklüğü yaşarlar.

ROYPOW endüstriyel akü serisi, verimli akü yönetim sistemi sayesinde hafıza sorunu yaşamaz. Kurşun asitli aküler genellikle bu sorundan muzdariptir ve bu da tam kapasiteye ulaşamamalarına yol açabilir.

Zamanla sülfatlanmaya neden olur ve bu da zaten kısa olan ömürlerini yarıya indirebilir. Bu sorun genellikle kurşun asitli aküler tam şarj edilmeden depolandığında ortaya çıkar. Lityum aküler kısa aralıklarla şarj edilebilir ve sıfırın üzerindeki herhangi bir kapasitede sorunsuz bir şekilde depolanabilir.

Güvenlik ve Kullanım

LiFePO4 piller endüstriyel ortamlarda büyük bir avantaja sahiptir. İlk olarak, mükemmel termal stabiliteye sahiptirler. Bu piller, 60°C'ye kadar sıcaklıklarda herhangi bir hasar görmeden çalışabilirler. Kurşun asitli piller ise benzer bir sıcaklıkta ömürlerinin %80'ine kadarını kaybeder.

Bir diğer sorun da akülerin ağırlığıdır. Benzer akü kapasitesine sahip kurşun asitli aküler önemli ölçüde daha ağırdır. Bu nedenle, genellikle özel ekipmanlara ve daha uzun kurulum sürelerine ihtiyaç duyarlar; bu da iş için daha az adam-saat harcanmasına yol açabilir.

Bir diğer konu da işçi güvenliğidir. LiFePO4 aküler genellikle kurşun-asit akülerden daha güvenlidir. OSHA yönergelerine göre, kurşun-asit aküler tehlikeli dumanları gidermek için tasarlanmış ekipmanlarla donatılmış özel bir odada saklanmalıdır. Bu, endüstriyel bir operasyona ek maliyet ve karmaşıklık getirir.

Çözüm

Lityum iyon piller, endüstriyel ortamlarda ve düşük hızlı elektrikli araçlarda belirgin bir avantaja sahiptir. Daha uzun ömürlüdürler ve dolayısıyla kullanıcıların paradan tasarruf etmelerini sağlarlar. Ayrıca, bu piller sıfır bakım gerektirir; bu da özellikle maliyet tasarrufunun çok önemli olduğu endüstriyel ortamlarda önemlidir.