Enerji Sandığı Pili Tanıyalım
Pil, elektrik enerjisini kimyasal formda depolayan ve elektrokimyasal reaksiyon yoluyla depolanan kimyasal enerjiyi doğru akım (DC) elektrik enerjisine dönüştüren kimyasal bir cihazdır. İtalyan fizikçi Alessandro Volta 1800 yılında ilk pili icat etti.
Bir pildeki elektrokimyasal reaksiyon, bir elektrik akımı yoluyla elektronların bir malzemeden diğerine (elektrotlar olarak adlandırılır) transferini içerir.
Hücre ve Pil
Pil terimi sıklıkla kullanılsa da, enerjinin gerçek depolanmasından sorumlu olan temel elektrokimyasal birime “Hücre” denir. Hücre kimyasal enerjinin dönüştürülmesiyle üretilen elektrik enerjisinin kaynağı olan temel elektrokimyasal birimdir.
Temel biçiminde, bir hücre tipik olarak üç ana bileşen içerir: iki elektrot ve elektrolit ve ayrıca terminaller, ayırıcı ve bir kaptan oluşur. Elektrotlardan bahsetmişken, Anot ve Katot adı verilen iki tip elektrot vardır.
Anot, negatif elektrottur. Elektron kaybeder ve elektrokimyasal reaksiyonda oksitlenir.
Katot ise pozitif elektrottur. Devreden elektron alır ve elektrokimyasal reaksiyonda indirgenir. Bu nedenle, bir pildeki enerji dönüşümü, elektrokimyasal oksidasyon-redüksiyon reaksiyonundan kaynaklanmaktadır.
Bir hücrenin üçüncü önemli bileşeni elektrolittir. Bir elektrolit, iki elektrot arasında iyon şeklinde yük aktarımı için ortam görevi görür. Bu nedenle, elektrolit bazen İyonik İletken olarak adlandırılır. Burada dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, elektrolitin elektriksel olarak iletken olmadığı, sadece iyonik iletkenliğe sahip olduğudur.
Bir pil genellikle, gerekli voltaj ve akım seviyelerini sağlamak için bir seri veya paralel konfigürasyonda elektriksel olarak bağlı bir veya daha fazla “hücreden” oluşur.
Farklı Pil Türleri
Temel olarak, tüm elektrokimyasal hücreler ve piller iki tipte sınıflandırılır:
- Birincil (şarj edilemez)
- İkincil (şarj edilebilir)
Bu iki tip pil içinde başka sınıflandırmalar olsa da, bu ikisi temel tiplerdir. Basitçe söylemek gerekirse, Birincil Piller şarj edilemez pillerdir, yani elektrikle şarj edilemezler, İkincil Piller ise şarj edilebilir pillerdir, yani elektrikle şarj edilebilirler.
Birincil Piller
Birincil Pil, ışıklar, kameralar, saatler, oyuncaklar, radyolar vb. gibi çeşitli taşınabilir elektronik ve elektrikli cihazlar için basit ve kullanışlı güç kaynaklarından biridir.
Pil Türü | Özellikleri | Uygulamalar |
Çinko – Karbon | Yaygın, düşük maliyetli, çeşitli boyutlar | Radyolar, oyuncaklar, enstrümanlar |
Magnezyum (Mg/MnO2) | Yüksek kapasite, uzun raf ömrü | Askeri ve uçak Telsizleri |
Cıva (Zn/HgO) | Çok yüksek kapasite, uzun raf ömrü | Tıbbi (işitme cihazları, kalp pilleri), fotoğrafçılık |
Alkali (Zn/Alkali/MnO2) | Çok popüler, orta maliyetli, yüksek performans | En popüler birincil piller |
Gümüş/Çinko (Zn/Ag2O) | En yüksek kapasite, maliyetli, düz deşarj | İşitme cihazları, fotoğrafçılık, çağrı cihazları |
Lityum/Çözünür Katot | Yüksek enerji yoğunluğu, iyi performans, geniş sıcaklık aralığı | 1 – 10.000 Ah arasında kapasiteye sahip geniş uygulama yelpazesi |
Lityum/Katı Katot | Yüksek enerji yoğunluğu, düşük sıcaklık performansı, uzun raf ömrü | Düğme ve silindirik hücreler için yedek |
Lityum/Katı Elektrolit | Düşük güç, son derece uzun raf ömrü | Bellek devreleri, tıbbi elektronik |
İkincil Piller
İkincil Pil, deşarj olduktan sonra elektriksel olarak yeniden şarj edilebildiğinden Şarj Edilebilir Pil olarak da adlandırılır. Elektrokimyasal hücrelerin kimyasal durumu, hücrelerden deşarjlarının zıt yönünde bir akım geçirilerek orijinal durumlarına “yeniden şarj edilebilir”. 4 ana gruba ayrılır.
- Kurşun asit piller
- Nikel – Kadmiyum Piller
- Nikel – Metal Hidrür Piller
- Lityum iyon piller