Li ion Pil (Lityum İyon) Batarya Nedir?

Lityum iyon (Li-ion) pil, elektrokimyasının temel bileşeni olarak lityum iyonları kullanan gelişmiş bir pil teknolojisidir. Bir deşarj döngüsü sırasında, anottaki lityum atomları iyonize olur ve elektronlarından ayrılır. Lityum iyonları anottan hareket eder ve katoda ulaşana kadar elektrolitten geçer, burada elektronlarıyla yeniden birleşir ve elektriksel olarak nötr hale gelir. Lityum iyonları, anot ve katot arasında mikro geçirgen bir ayırıcıdan geçebilecek kadar küçüktür. Kısmen lityumun küçük boyutu nedeniyle, Li-ion piller, birim kütle ve birim hacim başına çok yüksek voltaj ve şarj depolama kapasitesine sahiptir.

Li-ion pillerde elektrot olarak bir dizi farklı malzeme kullanabilir. En yaygın kombinasyon olarak cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi taşınabilir elektronik cihazlarda bulunan lityum kobalt oksit (katot) ve grafittir (anot). Diğer katot malzemeleri arasında lityum manganez oksit (hibrit elektrikli ve elektrikli otomobillerde kullanılır) ve lityum demir fosfat bulunur. Li-ion piller tipik olarak elektrolit olarak eter kullanır.

Li-ion Pillerin Avantajları

Diğer yüksek kaliteli şarj edilebilir pil teknolojileri (nikel-kadmiyum veya nikel-metal-hidrit) ile karşılaştırıldığında, Li-ion pillerin bir dizi avantajı vardır. Günümüzde herhangi bir pil teknolojisinin en yüksek enerji yoğunluklarından birine sahiptirler (100-265 Wh / kg veya 250-670 Wh / L). Ek olarak, Li-ion pil hücreleri, Ni-Cd veya Ni-MH gibi teknolojilerden 3 kat daha yüksek olan 3.6 Volt’a kadar güç sağlayabilir. Bu, Li-ion pillere sahip olan yüksek güçlü uygulamalar için büyük miktarda akım sağlayabilecekleri ve aynı zamanda nispeten düşük bakım gerektirdikleri ve pil ömürlerini korumak için programlı döngü gerektirmedikleri anlamına gelir. Li-ion pillerin hafıza etkisi yoktur; bu, tekrarlanan kısmi boşalma / şarj döngülerinin pilin daha düşük bir kapasiteyi “hatırlamasına” neden olabileceği zararlı bir süreçtir. Bu etkiyi gösteren hem Ni-Cd hem de Ni-MH’ye göre bir avantajdır. Li-ion piller ayrıca ayda yaklaşık% 1,5-2 gibi düşük kendi kendine deşarj oranına sahiptir. Ni-Cd pillere göre bozulmalarını kolaylaştıran toksik kadmiyum içermezler.

Bu avantajları nedeniyle Li-ion piller, taşınabilir elektronik cihazlarda (akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar gibi) pazar lideri olarak Ni-Cd pillerin yerini almıştır. Li-ion piller ayrıca, ağırlığın önemli bir maliyet faktörü olduğu yeni ve daha çevre dostu Boeing 787’de dikkat çeken bazı havacılık uygulamaları için elektrik sistemlerine güç sağlamak için de kullanılır. Temiz enerji perspektifinden bakıldığında, Li-ion teknolojisinin vaatlerinin çoğu, pille çalışan arabalardaki potansiyel uygulamalarından geliyor. Şu anda en çok satan elektrikli arabalar, Nissan Leaf ve Tesla Model S, birincil yakıt kaynağı olarak Li-ion pilleri kullanıyor.

Li-ion Pillerin Dezavantajları

Teknolojik üstünlüklerine rağmen, Li-ion piller, özellikle güvenlik açısından hala bir takım eksikliklere sahiptir. Li-ion piller aşırı ısınma eğilimindedir ve yüksek voltajlarda hasar görebilir. Bazı durumlarda bu, termal kaçağa ve yanmaya neden olabilir. Bu, önemli sorunlara, özellikle de gemideki batarya yangınlarının bildirilmesinden sonra Boeing 787 filosunun bu pilleri taşımamasına neden oldu. Bu pillerle ilişkili riskler nedeniyle, bir dizi nakliye şirketi pillerin uçakla toplu gönderimini yapmayı reddediyor. Li-ion piller, voltajı ve dahili basınçları sınırlamak için güvenlik mekanizmaları gerektirir, bu da bazı durumlarda ağırlığı artırabilir ve performansı sınırlayabilir. Li-ion piller de eskimeye maruz kalırlar, bu da kapasitelerini kaybedebilecekleri ve birkaç yıl sonra sıklıkla bozulabilecekleri anlamına gelir. Yaygın olarak benimsenmelerini sınırlayan bir başka faktör, Ni-Cd’den yaklaşık% 40 daha yüksek olan maliyetleridir. Bu sorunları ele almak, teknolojiye yönelik güncel araştırmalar için önemli bir bileşendir. Son olarak, Li-iyonun diğer pil türlerine kıyasla yüksek enerji yoğunluğuna rağmen, benzine göre yaklaşık yüz kat daha az enerji yoğunluğuna sahiptir (kütlece 12.700 Wh / kg veya hacimce 8760 Wh / L içerir).