Piller - Türler ve çalışma

Piller, temel el cihazlarından büyük ölçekli endüstriyel uygulamalara kadar en yaygın güç kaynağıdır. Bir pil, depolanan kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen bir veya daha fazla elektrokimyasal hücrenin bir kombinasyonu olarak tanımlanabilir.

Pilin Çalışması:

Pil, çeşitli voltaik hücrelerden oluşan bir cihazdır. Her bir voltaik hücre, anyonları ve kat iyonlarını tutan iletken bir elektrolit ile seri olarak bağlanmış iki yarım hücreden oluşur. Bir yarım hücre, elektroliti ve anyonların hareket ettiği elektrodu içerir, yani anyon veya negatif elektrot, diğer yarım hücre, elektrolit ve kat iyonlarının hareket ettiği elektrot, yani katot veya pozitif elektrot içerir.

Aküye güç veren redoks reaksiyonunda katotta katyonlarda azalma olurken, anotta anyonlarda oksidasyon meydana gelir. Elektrotlar birbirine değmez ancak elektrolit ile elektriksel olarak bağlanır. Çoğunlukla yarım hücreler farklı elektrolitlere sahiptir. Her yarım hücre olarak düşünülen her şey, bir kap içine alınır ve iyonlara gözenekli olan ancak elektrolitlerin hacmi karışmayan bir ayırıcıdır.

Pilin Çalışması

Her yarım hücre, elektrik akımını hücrenin içinden dışarıya yönlendirme kapasitesi ile belirlenen bir elektromotor kuvvetine (Emf) sahiptir. Hücrenin net emf'si, yarı hücrelerinin emfleri arasındaki farktır. Bu şekilde, elektrotlarda emf varsa ve başka bir deyişle, net emf, yarı reaksiyonların indirgeme potansiyelleri arasındaki farktır.

Pil nasıl korunur?

Pili iyi durumda tutmak için pil eşitlemesi gereklidir. Yaşlanmaya bağlı olarak, tüm hücreler aynı şekilde şarj olmaz ve bazı hücreler aşırı hızlı şarj alırken, diğerleri yavaş yavaş şarj olur. Dengeleme, zayıf hücrelerin de tamamen şarj olmasını sağlamak için bataryayı marjinal olarak aşırı şarj ederek yapılabilir. Tamamen dolu bir akünün terminal voltajı 12V, otomobil aküsü terminallerinde 13.8V, 12 voltluk bir tüp akü ise 14.8V gösterir. Sarsıntıyı önlemek için otomobil aküsü araca sıkıca sabitlenmelidir. İnvertör bataryası mümkünse ahşap bir kalasın üzerine yerleştirilmelidir.

2 Tip Pil

1) Birincil Piller:

Adından da anlaşılacağı gibi bu piller tek kullanımlıktır. Bu piller kullanıldıktan sonra, cihazlar kolayca geri döndürülemez ve aktif malzemeler orijinal biçimlerine geri dönemeyebileceğinden yeniden şarj edilemez. Pil üreticileri, birincil hücrelerin yeniden şarj edilmesini önermektedir.

Tek kullanımlık pillere örneklerden bazıları duvar saatlerinde, televizyon kumandasında vb. Kullandığımız normal AA, AAA pillerdir. Bu pillerin diğer adı tek kullanımlık pillerdir.

Türler Pil

2) İkincil Piller:

İkincil piller, şarj edilebilir piller olarak da adlandırılır. Bu piller aynı anda kullanılabilir ve şarj edilebilir. Genellikle boşaltılmış durumda aktif olan aktif malzemelerle birleştirilirler. Şarj edilebilir piller, deşarj sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonları tersine çeviren elektrik akımı uygulanarak şarj edilir. Şarj cihazları, gerekli akımı sağlayan cihazlardır.

Bu şarj edilebilir pillere bazı örnekler, cep telefonlarında, MP3 çalarlarda vb. Kullanılan pillerdir. İşitme cihazları ve kol saatleri gibi cihazlar minyatür hücreler kullanır ve telefon santralleri veya bilgisayar veri merkezleri gibi yerlerde daha büyük piller kullanılır.

İkincil Piller

İkincil (şarj edilebilir) Pil Türleri:

SMF, Kurşun Asit, Li ve Nicd

SMF Bataryası:

SMF bir UPS uygulamaları için güvenilir, tutarlı ve düşük bakım gücü sunmak üzere tasarlanmış, kapalı bakım gerektirmeyen akü. Bu piller, kırsal alanlarda ve güç eksikliği olan bölgelerde derin döngü uygulamalarına ve minimum bakıma tabi olabilir. Bu piller 12V'den itibaren mevcuttur.

Günümüzün bilgilendirici dünyasında, önemli nitelikli verileri ve bilgileri kurtarmak ve temel enstrümanları istenen sürelerde çalıştırmak için tasarlanmış pil sistemleri gereksinimi göz ardı edilemez. Anında güç sağlamak için piller gereklidir. Güvenilir olmayan ve kalitesiz piller, şirketlere önemli mali kayıplara neden olabilecek veri kaybına ve ekipman kapanmalarına neden olabilir. Daha sonra, UPS segmentleri güvenilir ve kanıtlanmış bir akü sisteminin kullanılmasını gerektirir.

SMF Batarya

Lityum (Li) Pil:

Hepimiz cep telefonu, dizüstü bilgisayar veya elektrikli alet gibi taşınabilir cihazlarda kullanıyoruz. Lityum pil, son on yılda taşınabilir güçte en büyük başarılardan biri olmuştur, lityum pillerin kullanımıyla, GPS, e-posta uyarıları vb. Gibi ek özelliklerle siyah beyaz cep telefonlarından renkli cep telefonlarına geçmeyi başardık. daha yüksek kapasiteler için enerji yoğunluğu potansiyel cihazları. Ve nispeten düşük kendi kendine deşarj olan piller. Ayrıca Özel hücreler, elektrikli aletler gibi uygulamalara çok yüksek akım sağlayabilir.

Li Pil

Nikel Kadmiyum (Nicd) Pil:

Nikel Kadmiyum piller birçok kez yeniden şarj edilme avantajına sahiptir ve boşalma sırasında nispeten sabit bir potansiyele sahiptir ve daha fazla elektriksel ve fiziksel dayanma kapasitesine sahiptir. Bu pil, katot için nikel oksit, anot için kadmiyum bileşiği ve elektrolit olarak potasyum hidroksit çözeltisi kullanır.

Pil şarj edildiğinde, katodun kimyasal bileşimi dönüştürülür ve nikel hidroksit NIOOH olarak değişir. Anotta, Kadmiyum Hidroksitten Kadmiyum iyonlarının oluşumu gerçekleşir. Pil boşaldığında kadmiyum, NiOOH ile reaksiyona girerek nikel hidroksit ve Kadmiyum Hidroksit oluşturur.

Cd + 2H2O + 2NiOOH -> 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2

Kurşun asit pili:

Kurşun Asitli aküler, otomobillerde, inverterlerde, yedek güç sistemlerinde vb. Yaygın olarak kullanılmaktadır. Borulu ve bakım gerektirmeyen akülerin aksine, Kurşun Asitli akülerin ömrünü uzatmak için uygun özen ve bakım gerekir. Kurşun Asitli akü, sülfürik asit solüsyonuna batırılmış bir dizi plakadan oluşur. Plakalar, aktif malzemenin tutturulduğu ızgaralara sahiptir. Plakalar pozitif ve negatif plakalara bölünmüştür. Pozitif plakalar, negatif plakalara kurşun oksit tutturulurken aktif malzeme olarak saf kurşunu tutar.

Kurşun asit pili

Tamamen şarj edilmiş bir pil, bir yüke bağlandığında akımını boşaltabilir. Boşaltma işlemi sırasında sülfürik asit, pozitif ve negatif plakalar üzerindeki aktif maddelerle birleşerek Kurşun sülfat oluşumuna neden olur. Su, bir Kurşun Asit akünün bakımında en önemli tek adımdır. Suyun sıklığı kullanıma, şarj yöntemine ve çalışma sıcaklığına bağlıdır. İşlem sırasında sülfürik asitten gelen hidrojen atomları oksijenle reaksiyona girerek su oluşturur.

Bu, negatif plakalar tarafından kabul edilecek olan pozitif plakalardan elektronların salınmasıyla sonuçlanır. Bu, pil boyunca bir elektrik potansiyelinin oluşmasına yol açar. Kurşun Asit aküdeki elektrolit, Sülfürik asit ve özgül ağırlığa sahip su karışımıdır. Özgül ağırlık, eşit hacimdeki suya kıyasla asit-su karışımının ağırlığıdır. Saf iyonsuz suyun özgül ağırlığı 1'dir.

Kurşun-asit aküler, kilovat-saat başına güç ve enerji için en iyi değeri sağlar, en uzun yaşam döngüsüne ve olağanüstü yüksek bir oranda geri dönüştürüldükleri için büyük bir çevresel avantaja sahiptir. Kurşun-asit pillerin toplanması, taşınması ve geri dönüştürülmesi için var olan altyapıya başka hiçbir kimya dokunamaz.

Bu yazı ile birlikte Lityum iyon pil, avantajları ve dezavantajları ile tartışılmaktadır.

Lityum İyon Pilin Çalışması

Lityum-İyon piller, uzun ömürlü güç verimlilikleri nedeniyle artık Cep telefonu, Dizüstü Bilgisayar, Dijital Kamera vb. Gibi elektronik taşınabilir cihazların çoğunda popülerdir. Bunlar, en iyi enerji yoğunluğu, ihmal edilebilir şarj kaybı ve hafıza etkisi olmaması gibi avantajlara sahip en popüler şarj edilebilir pillerdir. Li-Ion pil, şarj taşıyıcı olarak, deşarj sırasında negatif elektrottan pozitif elektrota ve şarj sırasında geri dönen Lityum iyonları kullanır. Şarj sırasında, şarj cihazından gelen harici akım, bataryadakinden daha fazla voltaj uygular. Bu, akımı ters yönde, lityum iyonlarının İnterkalasyon adı verilen bir işlemle gözenekli elektrot malzemesine gömüldüğü negatif elektroda pozitif yönden geçmeye zorlar. Li- iyonlar susuz elektrolit ve bir ayırıcı diyaframdan geçer. Elektrot malzemesi interkalasyonlu lityum bileşiğidir.

Li-Ion pilin negatif elektrotu karbondan oluşur ve pozitif elektrot bir metal oksittir. Negatif elektrotta en yaygın olarak kullanılan malzeme Grafit iken, pozitif elektrotta Lityum kobalt oksit, Lityum iyon fosfat veya Lityum manganez oksit olabilir. Organik bir çözücü içindeki lityum tuzu, elektrolit olarak kullanılır. Elektrolit tipik olarak, lityum iyonları içeren Etilen karbonat veya Dietil karbonat gibi organik karbonatların bir karışımıdır. Elektrolit, Lityum heksa floro fosfat, Lityum heksa floro arsenat monohidrat, Lityum başına klorat, Lityum heksa floro borat vb. Gibi anyon tuzlarını kullanır. Kullanılan tuza bağlı olarak, pilin voltajı, kapasitesi ve ömrü değişir. Saf lityum, lityum hidroksit ve hidrojen iyonları oluşturmak için suyla kuvvetli bir şekilde reaksiyona girer. Dolayısıyla kullanılan elektrolit sulu olmayan organik çözücüdür. Elektrot yükünün anot ve katot arasındaki elektrokimyasal rolü, akımın akış yönüne bağlıdır.

Li Ion Pil Reaksiyonu

Li-Ion bataryada, her iki elektrot da lityum iyonlarını kabul edebilir ve serbest bırakabilir. İnterkalasyon işlemi sırasında lityum iyonları elektroda hareket eder. De interkalasyon adı verilen ters işlem sırasında lityum iyonları geri hareket eder. Boşaltma sırasında, pozitif lityum iyonları negatif elektrotlardan çıkarılacak ve pozitif elektroda yerleştirilecektir. Şarj işlemi sırasında lityum iyonlarının ters hareketi gerçekleşir.

Lityum İyon Pilin Avantajları:

Lityum İyon piller, NiCd pillerden ve diğer ikincil pillerden daha iyi performans gösterir. Avantajlardan bazıları

• Benzer boyuttaki diğer pillere kıyasla hafif
• Düz şekil dahil olmak üzere farklı şekillerde mevcuttur
• Düşük akımda güç transferini artıran yüksek açık devre voltajı
• Hafıza eksikliği.
• Ayda% 5-10 gibi çok düşük kendi kendine boşalma oranı. NiCd ve NiMh pillerde kendi kendine deşarj yaklaşık% 30'dur.
• Herhangi bir serbest lityum metal içermeyen çevre dostu pil

Ancak diğer piller gibi avantajların yanı sıra, Li-Ion pil de bazı dezavantajlara sahiptir.

Li-Ion Pilin Dezavantajları:

• Zamanla elektrolit içindeki tortular, yük akışını engelleyecektir. Bu, pilin iç direncini artırır ve hücrenin akımı verme kapasitesi kademeli olarak azalır.
• Yüksek şarj ve yüksek sıcaklık, kapasite kaybına neden olabilir
• Aşırı ısındığında, Li-Ion pil termal kaçışa ve hücre kırılmasına maruz kalabilir.
• Derin deşarj, Li-Ion pili kısa devre yapabilir. Bu nedenle, bunu önlemek için, bazı üreticiler, voltajı 3 ila 4,2 volt güvenli seviyenin üzerinde olduğunda pili kapatan dahili kapatma devresine sahiptir. Bu durumda, batarya uzun süre kullanılmadığında, dahili devre güç tüketecek ve bataryayı kapanma voltajının altında boşaltacaktır. Bu nedenle, bu tür pilleri şarj etmek için normal şarj cihazları kullanışlı değildir.