Lityum İyon (Li-Ion) Pil Paketleri
Lityum iyon (Li-ion) pil paketleri, elde aletleri için boyutlarının ve ağırlıklarının az olması nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. Li-ion pil paketleri, daha eski hücre kimyalarında görülen ‘hafıza etkisi’ne (aynı zamanda voltaj gerilimi olarak da bilinir) sahip değillerdir. Nikel temelli pil paketleri ile kıyaslandığında çok daha yüksek enerji yoğunluğu ve düşük kendi kendine deşarj oranı ile Li-ion pil paketleri, daha önce güç kaynağı boyutları, ağırlık ve çalışma süresi kısıtlamaları ile sınırlanmış olan taşınabilir cihaz tasarımlarına ciddi yenilikler getirmiştir.
Nikel pil paketlerine oranla çok daha yüksek değişkenliğe sahip olan ve enerji yoğunluğu yüksek olan her Lityum pil paketi, tasarımdan yüksek miktarda üretime kadar her aşamada, güvenlik unsurları göz önünde bulundurularak üretilmektedir.
Lityum-iyon, diğer kimyaların birçoğunda mümkün olamayacak düzeyde, bakım gerektirmeyen bir pildir. Pilin ömrünü uzatmak için hatırlama ya da planlı dönüşüm gerekmemektedir. Ek olarak, kendi kendine deşarj oranının nikel-kadmiyum pillerin yarısı oranında olması, lityum iyon pilleri modern güç göstergesi uygulamaları için son derece uygun hale getirmektedir. Lityum-iyon piller, atık haline geldiğinde çok düşük zarara neden olmaktadırlar.
Tüm bu avantajların yanında lityum-iyon, kendi dezavantajlarına da sahiptir. Kırılgandır ve güvenli bir çalışma süreci için devre korumasına ihtiyaç duyar. Her paketin içine eklenmiş olan devre koruması, şarj sırasında zirve voltajını kısıtlar ve deşarj sırasında hücre voltajının çok düşmesine engel olur. Buna ek olarak, hücre sıcaklığı da ekstrem sıcaklıklarından kaçınmak için izlenmektedir. Maksimum şarj ve deşarj miktarları birçok pakette 1C ve 2C arasında kısıtlanmıştır. Bu önlemlerin alınması ile, yüksek şarj nedeniyle metalik lityum kaplama oluşma olasılığı ortadan kaldırılmış olmaktadır.
Eskime, birçok lityum-iyon pil için önemli bir sorundur. Pil kullanılsın ya da kullanılmasın, bir yıl kadar sonrasında bir miktar bozulma fark edilecektir. Pil genellikle iki ya da üç yıl sonrasında çalışmamaya başlayacaktır. Tabii ki, diğer pil kimyalarının da eskime ile ilgili bozulma etkileri olduğu bilinmelidir. Bu özellikle yüksek sıcaklıkta kullanılan nikel-metal-hidrat piller için geçerlidir. Ek olarak, lityum-iyon pil paketlerinin bazı uygulamalarda beş yıla kadar kullanıldığı bilinmektedir.
Üreticiler yoğun şekilde lityum-iyon pillere geçiş yapmaktadırlar. Yeni ve gelişmiş kimyasal kombinasyonlar, yaklaşık olarak her altı ayda piyasaya sunulmaktadır. Bu kadar hızlı bir süreçte yeni pillerin ne kadar sürede eskiyeceğini tahmin etmek oldukça zordur.
Serin bir ortamda saklamak, lityum-iyon (ve diğer kimyalar) için eskimeyi geciktirmektedir. Üreticiler 15oC (59oF) saklama sıcaklığını tavsiye etmektedirler. Buna e olarak piller, saklanma sırasında kısmen şarj edilmelidir. Üreticiler %40 oranında şarj önermektedirler.
Maliyeti enerjiye dönüştürme açısından en ekonomik lityum-iyon pil silindirik 18650 (18 çapı, 650 uzunluğu mm cinsinden göstermektedir.). Bu model, aşırı ince yapı gerektirmeyen mobil bilgisayarlar ve diğer uygulamalarda kullanılmaktadır. Eğer ince bir paket gerekiyorsa, prizmatik lityum iyon hücre en doğru tercih olacaktır. Bu hücreler saklanan enerji açısından bakıldığında daha maliyetli olmaktadırlar.
==== Lityum İyon Pil Avantajları ==== * Yüksek enerji yoğunluğu - daha yüksek kapasite potansiyeli. * Yeniyken uzatılmış şarj gerektirmez. Tek gereken bir kez normal şekilde şarj etmektir. * Göreceli olarak daha düşük kendi kendini deşarj etme - kendi kendini deşarj olma oranı nikel pillerin yarısı kadardır. * Düşük bakım - düzenli deşarj gerekmez; hafıza yoktur. * Özel hücreler, güçlü aletler gibi uygulamalar için çok yüksek enerji düzeyi sunabilirler. ==== Li-ion Pillerin Kısıtlamaları ==== * Voltajı korumak ve akımı korumak güvenli sınırlarda tutmak için devre koruması gerektirir. * Kullanılmasa bile eskimeye devam eder - soğuk bir ortamda %40 şarjda tutmak eskimeyi yavaşlatacaktır. * Nakliye kısıtlamaları: Yüksek miktarda taşınması halinde yasal kontroller gerekebilir. Bu kısıtlama kişisel olarak taşınan piller için geçerli değildir. (Son bölüme bakın) * Maliyetli üretim * Son halini almamıştır - metaller ve kimyasallar sürekli olarak değişmektedir. ==== Lityum-iyon Pillerin Taşınması ile İlgili Kısıtlamalar ==== Toplu olarak lityum-iyon pil taşımak için taşıma düzenlemelerine uymak gereklidir. Bu, yurtiçi ve yurtdışı hava, kara ve deniz yolu ile yapılacak taşımalar için geçerlidir. Hücre başına 1.5 ya da pil paketi başına 8 gramı aşan lityum-iyon piller “9. Sınıf çeşitli tehlikeli madde” olarak taşınmalıdır. Bir paketteki hücre kapasitesi ve hücrelerin sayısı lityum içeriğini tanımlar. 8 gramdan daha az lityum içeren paketler istisna sayılmaktadır. Buna rağmen, eğer bir kargolama ünitesinde 24 lityum hücresi ya da 12 lityum-iyon pil paketinden daha fazlası bulunuyorsa, özel paketleme ve belgeleme gerekmektedir. Her paketin içinde lityum pillerin olduğu belirtilmelidir. Tüm lityum-iyon piller, lityum içeriği önemli olmaksızın, BM 3090’da belirtilmiş olan özelliklere uygun olmalıdır (BM Testler ve Kriter kılavuzu, Bölüm III, kısım 38.3). Bu önlemler akmış pillerin taşınmasını önlemek adına alınmaktadır. Hücreler ve piller kısa devreyi engelleyecek şekilde, ayrı ayrı ve sağlam kutular içinde paketlenmelidir.