Li-ion pil
Içerik
Lityum iyon pil veya lityum iyon pil, bir tür lityum pildir.
Elektrikli mobilite için gelişen teknolojiler
Akıllı telefonlar, yerleşik kameralar, dronlar, elektrikli aletler, elektrikli motosikletler, scooterlar ... lityum piller bugün günlük hayatımızda her yerde bulunur ve birçok kullanımda devrim yaratmıştır. Ama aslında ne getiriyorlar ve hala evrimleşebilirler mi?
Öykü
1970'lerde lityum iyon pil, Stanley Whittingham tarafından tanıtıldı. İkincisinin çalışmalarına 1986'da John B. Goodenough ve Akiro Yoshino tarafından devam edilecek. Sony'nin türünün ilk pilini piyasaya sürmesi ve teknolojik bir devrim başlatması 1991 yılına kadar değildi. 2019'da üç ortak mucit, Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.
Nasıl çalışır?
Bir lityum iyon pil aslında elektrik enerjisini depolayan ve geri döndüren birkaç lityum iyon hücreden oluşan bir pakettir. Bir pil üç ana bileşene dayanır: katot adı verilen pozitif elektrot, anot adı verilen negatif elektrot ve iletken bir çözelti olan elektrolit.
Pil boşaldığında, anot elektrolit aracılığıyla katoda elektronlar yayar ve bu da pozitif iyonları değiştirir. Şarj olurken hareket değişir.
Bu nedenle, çalışma prensibi "kurşun" pil ile aynı kalır, ancak burada elektrotların kurşun ve kurşun oksidi, biraz zambak ve bir grafit anot içeren bir kobalt oksit katot ile değiştirilir. Benzer şekilde, sülfürik asit veya su banyosu, lityum tuzlarının bir elektrolitine yol açar.
Günümüzde kullanılan elektrolit sıvı haldedir, ancak araştırmalar katı, daha güvenli ve daha dayanıklı bir elektrolite doğru ilerlemektedir.
Avantajları
Lityum iyon pil neden son 20 yılda herkesin yerini aldı?
Cevap basit. Bu pil, mükemmel enerji yoğunluğu sağlar ve bu nedenle kurşun, nikel ile karşılaştırıldığında ağırlık tasarrufu için aynı performansı sağlar ...
Bu piller ayrıca nispeten düşük kendi kendine boşalma özelliğine sahiptir (ayda maksimum %10), bakım gerektirmez ve hafıza etkisi yoktur.
Son olarak, eski pil teknolojilerinden daha pahalıysalar, lityum polimerden (Li-Po) daha ucuzdurlar ve lityum fosfattan (LiFePO4) daha verimli kalırlar.
Dezavantajları:
Bununla birlikte, lityum iyon piller ideal değildir ve özellikle tamamen boşaldıklarında daha fazla hücre hasarına sahiptirler. Bu nedenle, özelliklerini çok çabuk kaybetmemeleri için, düzleşmelerini beklemeden yüklemek daha iyidir.
Her şeyden önce, pil ciddi güvenlik riskleri oluşturabilir. Pil aşırı yüklendiğinde veya -5°C'nin altına düştüğünde, lityum her elektrottan gelen dendritlerle katılaşır. Anot ve katot dendritleri ile bağlandığında pil alev alabilir ve patlayabilir. Nokia, Fujitsu-Siemens veya Samsung ile ilgili birçok vaka bildirildi, uçakta da patlamalar meydana geldi, bu nedenle bugün ambarda lityum iyon pil taşımak yasaktır ve kabine binmek genellikle güç açısından sınırlıdır (yukarıda yasaklanmıştır). 160 Wh ve 100 ila 160 Wh arası izne tabidir).
Bu nedenle, bu fenomenle mücadele etmek için üreticiler, pil sıcaklığını ölçebilen, voltajı düzenleyebilen ve bir anormallik durumunda devre kesici görevi görebilen elektronik kontrol sistemlerini (BMS) uygulamaya koydu. Katı elektrolit veya polimer jel de sorunu aşmak için araştırılan perspektiflerdir.
Ayrıca, aşırı ısınmayı önlemek için, pil şarjı son yüzde 20'de yavaşlar, bu nedenle şarj süreleri genellikle yalnızca yüzde 80'de ilan edilir ...
Bununla birlikte, günlük kullanım için son derece pratik bir lityum iyon pil, önce astronomik miktarda tatlı su gerektiren lityumu çıkararak ve ardından ömrünün sonunda geri dönüştürerek çevre üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Ancak, geri dönüşüm veya yeniden kullanım yıldan yıla artmaktadır.
Lityum iyonunun geleceği nedir?
Araştırmalar giderek daha az kirletici, daha dayanıklı, üretimi daha ucuz veya daha güvenli alternatif teknolojilere doğru ilerledikçe, lityum iyon pil potansiyeline ulaştı mı?
Otuz yıldır endüstriyel ölçekte çalışan lityum iyon pil, son sözünü söylemedi ve gelişmeler enerji yoğunluğunu, şarj hızını veya güvenliği iyileştirmeye devam ediyor. Bunu yıllar içinde gördük, özellikle 5 yıl önce scooter'ın sadece elli kilometre olduğu motorlu iki tekerlekli araçlar alanında, bazı motosikletler artık 200 menzil terminalini aşıyor.
Devrim vaatleri de Nawa karbon elektrotu, Jenax katlanabilir pili, NGK'da 105 °C çalışma sıcaklığı gibi lejyonlar...
Ne yazık ki, araştırma genellikle karlılığın ve endüstriyel zorunlulukların sert gerçekliğiyle karşı karşıyadır. Alternatif teknolojinin, özellikle de herkesin beklediği lityum-havanın geliştirilmesini beklerken, lityum iyonun, özellikle ağırlık ve ayak izinin azaltılmasının önemli kriterler olduğu elektrikli iki tekerlekli araçlar dünyasında, parlak bir geleceği var.
