Lityum iyon piller her yanımızdalar, cihazlarımızı ve arabalarımızı çalışır halde tutuyorlar. Dünyamıza güç veren küçük motorlar gibidirler. Peki içlerinde ne var ve onları çalıştıran şey nedir? Bir göz atalım.
Lityum İyon Pil Nedir?
Lityum-iyon piller küçük enerji fabrikaları gibidir. Elektrik üretmek için lityum iyonlarını kullanıyorlar.
Bu iyonları iki pil parçası arasında enerji taşıyan haberciler olarak düşünün. İçeride bir ayırıcı, elektronları bloke ederken lityum iyonlarının kenarlar arasında hareket etmesini sağlar.
Şarj sırasında iyonlar pozitif taraftan negatif tarafa doğru hareket ederek enerji depolar. Deşarj sırasında iyonlar pozitif tarafa dönerek güç sağlar. Lityum iyonlarının bu ileri-geri hareketi, elektronları bağlı cihaza iterek ona güç sağlayan voltaj yaratır.
Lityum İyon Pil vs. Lityum İyon Hücresi
Lityum-iyon pil ile lityum-iyon hücre arasındaki farktan bahsedelim.
Bir lityum iyon pil, her bir lityum iyon hücresinin bu koşuculardan biri olduğu bir koşucu takımı gibidir. Takımın güçlü olabilmesi için tüm koşucuların birlikte çalışmasına ihtiyacı var.
Bu hücrelerin her birinin kendi voltajı vardır. Örneğin, bir lityum demir fosfat hücresinin voltajı 3,2 ila 3,8 volt arasında değişir. Daha büyük cihazlara güç sağlamak için birden fazla hücreyi birleştirerek 12, 24 veya 48 volt gibi daha yüksek voltajlı bir pil oluşturabiliriz. Hücrelerin sıralanması seri halinde gerilimlerini ekler.
Hücreler paralel olarak da bağlanabilir. Bu, kapasitelerini birleştirir, böylece iki paralel hücre, bir hücrenin yaklaşık iki katı kadar dayanır.
Lityum İyon Pilin İçinde Ne Var?
Bir lityum pil, seri ve paralel olarak bağlanmış birden fazla lityum iyon hücrenin yanı sıra bağlantı kabloları ve bir pil içerir. pil yönetim sistemi (BMS).
BMS pilin sağlığını ve sıcaklığını izler. Ayrıca pilin ömrünü ve performansını en üst düzeye çıkarmak için her tam şarj sırasında tüm hücrelerdeki enerjiyi dengeleyebilir.
Lityum İyon Hücresinin İçinde Ne Var?
Tek lityum iyon hücresinin içi oldukça basittir. Dört temel bileşenden oluşur: anot, katot, elektrolit ve ayırıcı. Bu bileşenler, gerektiğinde enerjiyi depolamak ve serbest bırakmak için sorunsuz bir şekilde birlikte çalışır.
Anot ve Katot
Lityum iyon hücresinin çekirdeğinde iki elektrot bulunur – anot ve katot. Bunlar pilin enerji depolama ve serbest bırakma yeteneklerinde çok önemli bir rol oynar.
Anot olarak bilinen negatif elektrot tipik olarak grafitten yapılır. Şarj işlemi sırasında lityum iyonları katottan ayırıcıya geçerek anotta depolanır. Pil kullanımdayken ve deşarj olurken, lityum iyonları anottan katoda geri akar.
Diğer taraftan, pozitif elektrot veya katot genellikle lityum bazlı metal oksitlerden oluşur. Yaygın katot malzemeleri arasında lityum kobalt oksit (LCO), lityum demir fosfat (LFP) ve lityum manganez oksit (LMO) bulunur. Bu kimyaların her biri enerji yoğunluğu, güvenlik ve çevrim ömrü açısından kendine özgü avantajlar sunar.
Örneğin, LCO tabanlı hücreler daha yüksek enerji yoğunluklarına sahip olma eğilimindedir ve bu da onları akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar için popüler bir seçim haline getiriyor. LFP hücreleri ise üstün güvenlikleri ve uzun çevrim ömürleriyle biliniyor ve bu da onları elektrikli araçlar için tercih edilen bir seçenek haline getiriyor. LMO hücreleri enerji yoğunluğu ile maliyet etkinliği arasında bir denge kurar.
Elektrolit
Elektrolit, şarj ve deşarj sırasında anot ve katot arasındaki lityum iyon akışını kolaylaştırır.
The en yaygın elektrolit Bir lityum iyon hücresinde kullanılan, organik bir çözücü içinde çözünmüş, tipik olarak lityum hekzaflorofosfat (LiPF6) olan bir lityum tuzudur. Bu lityum tuzu, lityum iyonlarının iki elektrot arasında serbestçe hareket etmesi için gerekli ortamı sağlar.
Şarj sırasında lityum iyonları katottan çıkarılır ve anotta depolanmak üzere elektrolit boyunca hareket eder. Pil kullanımdayken ve boşaldığında, lityum iyonlarının anottan katoda geri akması ve gerekli elektrik akımını üretmesi ile süreç tersine döner.
Ayırıcı
Ayırıcı anot ve katot arasında bulunur. Bu ince malzeme, lityum iyonlarının geçmesine izin veriyor ancak elektrik iletimini durdurarak elektronların cihazdan akmasını zorluyor.
Ayırıcı aynı zamanda bir güvenlik rolü de oynar – aşırı ısınırsa gözenekleri kapanır, lityum iyon aktarımının durdurulması ve pil hücresinin kapatılması Hasarı veya yangını önlemek için.
Çözüm
Lityum iyon pil dışarıdan basit görünür, ancak daha derine indikçe birçok farklı bileşeni keşfedeceksiniz.
İlgili Makaleler:
