Etiket arşivi: lityum iyon piller

Lityum İyon Piller

1991’de Sony ve Asahi Kasei ilk ticari lityum iyon pilini piyasaya sürdü. İlk piller tüketici ürünleri olarak kullanıldı ve şimdi bu lityum iyon (Li-ion) pillerin başarısı üzerine kurulu birçok şirket enerji depolama uygulamaları için daha geniş formatlı hücreler geliştiriyor. Birçoğu, Li-ion pillerle güçlendirilmiş elektrikli araçların (EV) ortaya çıkışı ile önemli sinerjilerin olmasını beklemektedir. Li-ion teknolojisi esnekliğinin küçük, orta ve büyük ölçekli kullanım alanları vardır. 

 

Li-ion piller, çatı fotovoltaik dizileriyle konut sistemlerinde birkaç kilovat saatlik enerji tipi pillerden, şebeke yardımcı hizmetlerin sağlanması için çok megavat konteynerli pillere kadar geniş bir enerji depolama uygulamaları yelpazesine yerleştirildi.

“Lityum-iyon” terimi, tek bir elektrokimyasal çift değil, geniş bir aralıktaki farklı kimyasal malzemeleri ifade eder; bunların hepsi, şarj ve deşarj reaksiyonları sırasında elektrotlar arasında lityum iyonlarının transferi ile karakterize edilir. Li-ion hücreler metalik lityum içermez; daha ziyade, iyonlar pozitif elektrotta (katot) ve karbonda (tipik olarak grafitte) litiat metal oksitler veya fosfatlar veya negatif (anot) lityum titanat gibi diğer malzemelerin yapısına sokulur.

“Lityum polimer” (veya daha doğrusu, lityum-iyon polimer) terimi, elektrotların gözenekli bir polimer matrisi ile birbirine yapıştığı bir Li-iyon tasarımını ifade eder. Sıvı elektrolit gözenekli matriste bulaştırılır ve elektrostatik yığınların silikon hücrelere kıyasla geometrik esneklik ve gelişmiş enerji yoğunluğu sağlayan “torbalar” folyoya monte edilmesine izin vererek hareketsiz hale gelir. Bununla birlikte, hücreler daha büyük kapasitelere ölçeklendiğinden bu avantajlar daha az önemlidir. (Metalik lityum negatifin katı hal batarya sistemi yapmak için iletken bir polimerle uygulandığı “lityum metal polimer” teknolojilerinin de bulunduğunu unutmayın. Bu teknolojiler Li-ion şemsiyesine girmez ve henüz enerji depolama uygulamalarında kullanılacak kadar başarılı değillerdir.)

 

Litiyate metal oksit pozitif ve karbon negatif teknolojiler, yüksek hücre voltajlarına (tipik olarak 3,6 V ila 3,7 V) ve buna karşılık yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu teknolojilerin ömür ve güvenlik özellikleri farklıdır. Lityum demir fosfata dayanan pozitif malzemeler içeren hücreler, metal oksit / karbon muadillerine göre daha güvenlidir, ancak enerji yoğunluğunda olduğu gibi gerilim de daha düşüktür (yaklaşık 3.2 V). Lityum metal oksit pozitif ve lityum titanat negatif tasarımlar, en düşük voltaja (yaklaşık 2.5 V) ve düşük enerji yoğunluğuna sahip ancak çok daha yüksek güç kapasitesi ve güvenlik avantajlarına sahiptir.

Li-ion hücreler silindirik veya prizmatik (dikdörtgen) formatta üretilebilir. Bu hücreler daha sonra tipik olarak seri / paralel diziler halinde çok hücreli modüllere yerleştirilir ve modüller, her dizenin bir pil yönetim sistemi tarafından kontrol edildiği şekilde istenen gerilimde bir pil dizisi oluşturmak üzere birbirine bağlanır. Elektronik altsistemler, sulu teknolojilerin (örneğin kurşun-asit piller) aşırı şarj enerjisini dağıtma yeteneğinden yoksun olan Li-ion piller için önemli bir özelliktir. Li-ion pillerin güvenlik karakteristikleri, elektrokimyaya bakılmaksızın, mekanik ve termal özellikler, elektronik ve iletişim ve kontrol algoritmaları gibi sistem tasarımının nitelikleri ile belirlenir.