• Anasayfa
• Hakkımızda
• Gizlilik Sözleşmesi
• İletişim

Son yılların gözdesi olan lityum iyon pillerin çalışma şekilleri, avantajları ve dezavantajlarından bahsedeceğiz. Bu sayede aldığınız cihazlarda lityum pil tercih edip etmemeniz konusunda karar vermenizde yardımcı olacaktır. Lityum iyon piller hakkında detaylı bilgiler ve lityum iyon pillerin yararlarını, avantajlarını, dezavantajlarını sizler için makalemizde yararlandığımız kaynaklardan aldığımız yardımlar doğrultusunda en doğru bilgilerler sunmaya çalışacağız.

Piller; günlük yaşam içinde hemen hemen herkes tarafından yoğun olarak kullanılan ve hayatı kolaylaştıran araçlardır. Taşınabilir elektrik enerjisi sağlayan pillerde tek sorun, çoğu pilin çok çabuk bitmesi ve şarj edilebilir değilse kullanıldıktan sonra atılmasıdır. Bu durum hem çevre hem de bütçe açısından kötüdür ve dünya çapında her yıl milyarlarca tek kullanımlık pili çöpe atılmaktadır. Şarj edilebilir piller bu sorunu çözmeye yardımcı olurken lityum iyon denen bir teknolojiyi kullanılarak üretilirler ve li-ion veya lityum iyon piller olarak anılırlar.

Cep telefonu, dizüstü bilgisayar ve MP3 çalarlaın çoğu muhtemelen hepsi lityum iyon pil kullanır. 1991’den beri yaygın olarak kullanılmakta olan lityum piller kimyasal olarak ilk defa 1912’de Amerikalı kimyager Gilbert Lewis (1875–1946) tarafından keşfedilmişlerdir. Bu yazıda Lityum pillerin standart pillerle karşılaştırması, avantajları ve çalışma mekanizması hakkında bilgiler bulunmaktadır.

Sıradan Pillerle İlgili Sorun Nedir?

Piller kısaca küçük bir metal kutuda gerçekleşen kimyasal bir deney niteliğindedir. Bir pilin iki ucunu bir el feneri gibi bir araç bağlandığında kimyasal reaksiyonlar başlarken, pilin içindeki kimyasallar yavaş ama sistematik olarak parçalanır ve diğer kimyasalları yapmak için bir araya gelerek iyonlar ve negatif yüklü elektronlar adı verilen bir pozitif yüklü parçacık akışı üretir . İyonlar pilin içinde hareket eder; elektronlar, pilin bağlı olduğu devreden geçerek elektrik enerjisi sağlar ve sonuç olarak bu el fenerini çalıştırır. Tek sorun, bu kimyasal reaksiyonun yalnızca bir kez ve yalnızca bir yönde gerçekleşebilmesidir: Bu nedenle sıradan piller genellikle yeniden şarj edilemezler.

Şarj Edilebilir Piller ve Tersine Çevrilebilir Reaksiyonlar

Şarj edilebilir pillerde farklı kimyasallar kullanılır ve bunlar tamamen farklı reaksiyonlarla ayrılır. Büyük fark, şarj edilebilir bir pildeki kimyasal tepkimelerin tersine çevrilebilir olmasıdır. Böylelikle pil boşalırken tepkimeler bir yöne gider ve pil güç verir. Pil şarj olurken reaksiyonlar ters yönde ilerler ve pil gücü emer. Bu kimyasal reaksiyonlar her iki yönde de yüzlerce kez gerçekleşebilir, bu nedenle şarj edilebilir bir pil tipik olarak üç ila 10 yıllık bir kullanım ömrü sağlar. Tabi ki ömrü pilin, kalitesine, ne sıklıkta kullanıldığına ve doğru şarj edilip edilmediğine bağlı olarak değişiklik göstermektedir.

Lityum İyon Piller Nasıl Çalışır?

Lityum İyon (Şarj Edilebilir) Piller: Tanımı, Çalışma Mekanizması, Avantaj ve DezavantajlarıDiğer tüm piller gibi, şarj edilebilir bir lityum iyon pil de hücre adı verilen bir veya daha fazla güç üreten bölmeden oluşur. Her hücrenin esas olarak üç bileşeni vardır: bir pozitif elektrot (pilin pozitif veya + terminaline bağlı), bir negatif elektrot (negatif veya – terminaline bağlı) ve bunların arasında elektrolit adı verilen bir kimyasal bulunur. Pozitif elektrot tipik olarak lityum-kobalt oksit (LiCoO 2) adı verilen bir kimyasal bileşikten veya daha yeni pillerde lityum demir fosfattan (LiFePO 4) yapılır.) oluşmaktadır. Negatif elektrot genellikle karbondan (grafit) yapılır ve elektrolit bir pil türünden diğerine değişir, ancak pilin nasıl çalıştığına dair temel fikri anlamada çok önemli değildir.

Tüm lityum iyon piller genel olarak aynı şekilde çalışır. Pil şarj olurken, lityum-kobalt oksit, pozitif elektrot, elektrolit üzerinden negatif, grafit elektrota hareket eden ve orada kalan lityum iyonlarının bir kısmını bırakır. Pil bu işlem sırasında enerjiyi alır ve depolar. Pil boşalırken, lityum iyonları elektrolit üzerinden pozitif elektrota geri dönerek pile güç sağlayan enerjiyi üretir. Her iki durumda da elektronlar, dış devre etrafındaki iyonlara zıt yönde akar. Elektronlar elektrolit içinden akmazlar: Elektronlar söz konusu olduğunda, elektrolit etkili bir şekilde yalıtkan bir bariyerdir.

İyonların (elektrolit yoluyla) ve elektronların (harici devre etrafında, ters yönde) hareketi birbirine bağlı süreçlerdir ve biri durursa diğeri de durur. Pil tamamen boşaldığı için iyonlar elektrolit içinde hareket etmeyi bırakırsa, elektronlar da dış devreden geçemez; bu nedenle gücünü kaybeder. Benzer şekilde, pilin gücü ne olursa olsun kapatırsanız, elektron akışı durur ve iyon akışı da durur. Pil, esasen yüksek bir hızda boşalmayı durdurur (ancak cihazın bağlantısı kesilse bile çok yavaş bir hızda boşalmaya devam eder).
Daha basit pillerin aksine, lityum iyon piller, nasıl şarj ve deşarj olduklarını düzenleyen elektronik kontrolörlere sahiptir. Bazı durumlarda lityum iyon pillerin patlamasına neden olabilecek aşırı şarj ve aşırı ısınmayı önlerler.

Lityum İyon Pil Nasıl Şarj Olur ve Boşalır?

Lityum İyon (Şarj Edilebilir) Piller: Tanımı, Çalışma Mekanizması, Avantaj ve DezavantajlarıAdından da anlaşılacağı gibi, lityum iyon piller tamamen lityum iyonlarının hareketi ile ilgilidir. Pil şarj olurken (güç emerken) iyonlar bir yönde hareket eder; pil boşaldığında (güç sağlarken) ters yönde hareket ederler. Lityum iyon pillerin şarj olma aşaması şu şekildedir;

• Şarj sırasında, lityum iyonları (sarı daireler) elektrolit (gri) üzerinden pozitif elektrottan (kırmızı) negatif elektrota (mavi) akar. Elektronlar ayrıca pozitif elektrottan negatif elektrota akar, ancak dış devre etrafında daha uzun bir yol alırlar. Elektronlar ve iyonlar negatif elektrotta birleşir ve orada lityum biriktirir.
• Daha fazla iyon akmadığında, pil tamamen şarj olmuş ve kullanıma hazırdır.
• Boşaltma sırasında iyonlar elektrolit üzerinden negatif elektrottan pozitif elektrota geri akar. Elektronlar, dış devre yoluyla negatif elektrottan pozitif elektrota akar ve dizüstü bilgisayarınıza güç sağlar. İyonlar ve elektronlar pozitif elektrotta birleştiğinde, orada lityum birikir.
• Tüm iyonlar geri hareket ettiğinde pil tamamen boşalır ve yeniden şarj edilmesi gerekir.

Lityum İyon Pillerin Avantajları

Genellikle, lityum iyon piller, (“Nicad” telaffuz NiCd) nikel kadmiyum gibi eski teknolojilere göre daha güvenilir ve NiCad pillerin bellek etkisi güçlü olduğu için kullanım esnasında yeni şarz yüklemeden önce tamamen boşalabilirler. Lityum iyon piller kadmiyum (zehirli, ağır bir metal) içermediğinden aynı zamanda daha fazla çevre dostudurlar. Ağır hizmet tipi şarj edilebilir pillerle (arabaları çalıştırmak için kullanılan kurşun asitli piller gibi) karşılaştırıldığında, lityum iyon piller depoladıkları enerji miktarına göre nispeten hafiftir.