İçeriğe atla

Nikel-kadmiyum pil

AA, AAA ve Nikel-kadmiyum piller

Nikel-kadmiyum pil (NiCd ve NiCad gibi bilinir) elektrot olarak nikel oksit hidroksit ve metalik kadmiyum kullanan bir şarj edilebilir pil türüdür. NiCd kısaltması, nikel (Ni) ve kadmiyum (Cd) kimyasal sembollerinden türemiştir: NiCad kısaltması, SAFT Corporation'ın tescilli bir ticari markasıdır, ancak bu marka adı tüm Ni-Cd pillerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.[1]

Islak hücreli nikel-kadmiyum piller 1899'da icat edildi. Yeniden şarj edilebilir pil teknolojileri arasında NiCd, 1990'larda NiMH ve Li-ion pillere olan pazar payını hızla kaybetti; Pazar payı% 80 düştü. Bir NiCd pil yaklaşık 1.2 volt deşarj sırasında bir terminal voltajına sahiptir ve bu deşarj neredeyse bitinceye kadar az azalır.[2] NiCd piller, karbon çinko kuru hücrelerle değiştirilebilen taşınabilir sızdırmazlık tiplerinden, bekleme gücü ve harekete geçirici güç için kullanılan geniş havalandırmalı hücrelere kadar çok çeşitli boyut ve kapasitelerde üretilmektedir. Diğer şarj edilebilir pil türleri ile karşılaştırıldığında, düşük sıcaklıklarda iyi bir çevrim ömrü ve performansı sağladığı halde önemli avantajları, yüksek deşarj oranlarında (bir saat içinde veya daha kısa bir sürede boşaltma) tam kapasitelerini sunma yeteneğidir.[3] Bununla birlikte, malzemeler kurşun asit pilinkinden daha pahalıdır ve hücrelerin kendi kendini boşaltma oranları yüksektir.

Mühürlü NiCd hücreleri bir zamanlar taşınabilir elektrikli el aletleri, fotoğraf ekipmanı, el feneri, acil aydınlatma, hobi R / C ve taşınabilir elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Nikel-metal hidrit pillerin üstün kapasitesi ve daha yakın zamanda düşük maliyetleri, kullanımlarını büyük oranda değiştirmiştir.[4]

Tarihi

İlk Ni-Cd pil, 1899 yılında İsveç'teki Waldemar Jungner tarafından kuruldu. O zamanlar, tek doğrudan rakip olan kurşun-asit pil, daha az fiziksel ve kimyasal olarak sağlamdı. İlk prototiplere ufak tefek yeniliklerle enerji yoğunluğu hızla birincil pillerin yarısına ve kurşun asitli pillerden önemli ölçüde arttı. Jungner kadmiyum için değişen miktarlarda demir yerine geçmeyi denedi, ancak demir formülasyonlarını istemek istedi. Jungner'ın çalışmaları ABD'de büyük oranda bilinmiyordu.

Thomas Edison 1902 yılında bir nikel veya kobalt kadmiyum pil patenti aldı ve Ni-iron pilini Jungner'ın kurulumundan iki yıl sonra ABD'ye getirince pil tasarımını uyarladı. 1906 yılında Jungner, Oskarshamn'a yakın bir fabrika kurarak İsveç'e sızdırma dizayn Ni-Cd piller üretti.

1932'de aktif malzemeler gözenekli nikel kaplı bir elektrot içinde biriktirildi ve on beş yıl sonra mühürlü bir nikel-kadmiyum pil üzerinde başladı.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk üretim 1946'da başladı. Bu noktaya kadar, piller, nikel ve kadmiyum aktif maddeleri içeren nikel kaplı çelik ceplerden yapılmış "cep tipi" idi. Yirminci yüzyılın ortalarında sinterlenmiş plaka Ni-Cd pilleri giderek daha popüler hale geldi. Yüksek basınç kullanarak erime noktasının çok altındaki bir sıcaklıkta nikel tozunun eritilmesi sinterlenmiş plakalar oluşturur. Bu şekilde oluşturulmuş plakalar oldukça gözeneklidir, hacimce yüzde 80'dir. Pozitif ve negatif plakalar sırasıyla nikel ve kadmiyum-aktif malzemelerle nikel plakalarının ıslatılarak üretilir. Sinterlenmiş plakalar genellikle cep türüne göre çok daha incedir ve hacim başına daha fazla yüzey alanı ve daha yüksek akımlar sağlar. Genel olarak, bir pilin içindeki reaktif malzeme yüzeyi miktarı arttıkça, iç direnci de düşer.

Türkiye'de de Ni-Cd aküler üretilmektedir. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı'nın bir kuruluşu olan ASPİLSAN Enerji, Türkiye'de uçak aküsü üreten ilk ve tek fabrikadır.[]

Özellikleri

Ni-Cd pil için maksimum deşarj oranı, boyuta göre değişir. Ortak bir AA boyutlu hücre için maksimum deşarj hızı yaklaşık 1.8 amperdir; D boyutlu bir pil için deşarj oranı 3.5 amper kadar yüksek olabilir.

Model uçak veya tekne üreticileri, çoğunlukla, ana motorları çalıştırmak için kullanılan özel olarak inşa edilmiş Ni-Cd pillerden yüz amper kadar kadar daha büyük akımlar alırlar. 5-6 dakikalık model çalışması, oldukça küçük pillerden kolayca elde edilebilir; bu nedenle, içten yanmalı motorlarla kıyaslandığında, daha düşük bir sürede olsa da, oldukça yüksek bir güç-ağırlık rakamı elde edilir. Bununla birlikte, bunlar büyük oranda daha yüksek enerji yoğunlukları sağlayabilen lityum polimer (Lipo) ve lityum demir fosfat (LiFe) pillerin yerini almışlardır.[5]

Ni-Cd hücrelerinin nominal hücre potansiyeli 1.2 volttur (V). Bu, 1.5 V alkalin ve çinko-karbon primer hücrelerden düşüktür ve bu nedenle, tüm uygulamalarda bir yedek olarak uygun değildir. Bununla birlikte, birincil alkalin pilin 1,5 V'u, ortalamadan ziyade başlangıçtaki voltajına atıfta bulunmaktadır. Alkali ve çinko-karbon birincil hücrelerin aksine, bir Ni-Cd hücresinin terminal voltajı boşaltırken yalnızca biraz değişir. Birçok elektronik cihaz, hücre başına 0,90 ila 1,0 V kadar düşük deşarj sağlayabilecek birincil hücrelerle çalışacak şekilde tasarlandığından, nispeten sabit 1,2 V bir Ni-Cd hücrenin çalışmasına izin vermek için yeterlidir.[6] Bazıları, neredeyse sabit voltajı bir dezavantaj olarak düşünürler, çünkü pil şarjı düşük olduğunda bunu tespit etmek zorlaşmaktadır. 9 V'luk pilleri değiştirmek için kullanılan Ni-Cd piller genellikle 7.2 voltluk bir terminal voltajı için altı hücredir. Çoğu cep telefonu bu voltajda tatmin edici biçimde çalışırken, Varta gibi bazı üreticiler daha kritik uygulamalar için yedi hücreli 8.4 voltluk piller ürettiler.

Doldurma

Ni-Cd piller, hücrenin nasıl üretildiğine bağlı olarak birkaç farklı oranda şarj edilebilir. Şarj oranı, batarya şarj süresince sabit bir akım olarak beslenen amp-saat kapasitesinin yüzdesine dayanarak ölçülür. Şarj hızından bağımsız olarak, şarj esnasındaki enerji kaybını hesaba katmak için, daha hızlı şarjların daha verimli olmasıyla, aküye gerçek kapasitesinden daha fazla enerji sağlanmalıdır. Örneğin, "geceleme" şarjı, 14-16 saat boyunca bir onda bir amper değerine (C / 10) eşit bir akım tedarik etmeyi içerebilir.[7]

1 saatte (1C) pilin nominal kapasitesinin %100'ünde yapılan hızlı şarj hızında, pil şarjın yaklaşık %80'ini tutar; bu nedenle 100 mAh'lik bir pil şarj etmek için 125 mAh alır. Bazı özel piller, 4C veya 6C şarj hızında 10-15 dakika kadar kısa bir sürede şarj edilebilir, ancak bu çok nadirdir. Aynı zamanda iç aşırı basınç koşullarından ötürü hücrelerin aşırı ısınma ve havalandırma riskini de büyük ölçüde artırır: Hücrenin sıcaklık artış hızı iç direnci ve şarj oranının karesi tarafından yönetilir. 4C hızında, hücrede üretilen ısı miktarı, 1C hızındaki ısının on altı katından fazladır. Daha hızlı şarj olmanın dezavantajı, aşırı şarj olma riski olup bataryaya zarar verebilir.

Kullanımda güvenli sıcaklık aralığı -20 °C ile 45 °C arasındadır. Şarj işlemi sırasında, pil sıcaklığı tipik olarak ortam sıcaklığının hemen hemen aynı kalır, ancak pil tamamen şarj olduğunda, sıcaklık 45-50 °C'ye yükselir. Bazı pil şarj cihazları, şarjı kesmek ve aşırı şarjı önlemek için bu sıcaklık artışını tespit eder. Yükleme veya şarj olmazsa, Ni-Cd pil 20 °C sıcaklıkta ayda yaklaşık %10 oranında kendi kendine deşarj olur ve yüksek sıcaklıklarda ayda %20'ye kadar değişir. Bu deşarj oranını dengelemek için yeterli olan akım seviyelerinde bir damlama şarjı gerçekleştirmek mümkündür.

Kaynakça

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 26 Mart 2009 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Mart 2009. 
  2. ^ "Arşivlenmiş kopya". 16 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  3. ^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 27 Eylül 2007 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Eylül 2007. 
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya". 18 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  6. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  7. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 5 Mayıs 2017 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Lityum iyon pil</span> şarj edilebilir pil türü

Bir lityum-iyon veya Li-iyon pil, enerji depolamak için lityum iyonlarının tersine çevrilebilir indirgemesini kullanan şarj edilebilir pil türüdür. Geleneksel lityum iyon pilinin anodu genelde karbon'dan yapılan grafit'tir. Katot genellikle metal oksit'tir. Elektrolit genelde bir organik çözücü içindeki lityum tuz'udur.

<span class="mw-page-title-main">Pil</span> Pil, kimyasal enerjinin depolanabilmesi ve elektriksel bir forma dönüştürülebilmesi için kullanılan bir aygıttır

Pil, kimyasal enerjinin depolanabilmesi ve elektriksel bir forma dönüştürülebilmesi için kullanılan bir aygıttır. Piller, bir veya daha fazla elektrokimyasal hücre, yakıt hücreleri veya akış hücreleri gibi, elektrokimyasal aygıtlardan oluşur.

<span class="mw-page-title-main">VRLA akü</span>

VRLA akü, yalıtılmış (kapalı) akü veya bakımsız akü olarak bilinen, şarj edilebilir kurşun asit akülerin bir çeşidi. Yapısal özelliğinden dolayı, havalandırmaya (ventilation) ihtiyaç duymaz, herhangi bir yönde herhangi bir şekilde monte edilebilir, sürekli bir bakım gerektirmez. (1) Bu akülerin havalandırmaya ihtiyaç duymaması özelliği sayesinde, kapalı, az havalandırılan ortamlarda kullanılabilmektedir. (2) Bu aküler taşınabilir elektrikli makine ve aletlerde, şebeke bağımsız güç sistemlerinde ve benzeri işlevlerde kullanılmaktadır. Lityum İyon akülerde yine az bakım gerektirir fakat büyük kapasitelerde fiyatın aşırı artması sebebiyle VRLA aküler Lityum İyon yerine tercih edilmektedir. (3)

<span class="mw-page-title-main">Süper kapasitör</span> Elektronik

Bir süper kapasitör (SC), bazen ultracapacitor, olarak bilinir ve yüksek kapasiteli bir elektrokimyakapasitorü ile kapasitans değerleri 10.000’de = 1.2 volt köprü boşluğu arasında elektrolitik kapasitörler ve piller ile şarj edilebilir. Onlar genellikle birim hacim başına 10 ila 100 kat daha fazla enerji veya elektrolitik kapasitörler daha kütle mağaza, kabul ve şarj çok daha hızlı pil vermekle kalmaz ve çok daha fazla şarj ve şarj edilebilir pillere göre daha fazla yükleme ve boşaltma yapabilir. Ancak belirli şartlar altında geleneksel pillere göre 10 kat daha büyüktür.

<span class="mw-page-title-main">AA pil</span>

AA pil aynı zamanda çift A veya Mignon pil denilen standart boyutlu tek hücreli silindirik kuru bir pil. IEC 60086 sistemi R6 boyutu ve ANSIC18 15 boyutunu çağırıyor. Oysa resmi olarak belgelenmiş Birleşik Krallık'ta HP7 olarak biliniyor, ancak "çift A batarya" olarak biliniyor. Türkiye'de sıklıkla "kalem pil" olarak anılır.

<span class="mw-page-title-main">N pil</span>

N pil, kuru pilin standart bir boyutudur. Bir N pil, her iki ucunda da elektrik kontakları olan silindirik bir pildir. Pozitif ucun üstünde bir nub veya darbe vardır. Pil, 30,2 mm'lik bir uzunluğa ve 12,0 mm'lik bir çapa sahiptir ve AA pilin uzunluğunun yaklaşık üçte beşidir.

<span class="mw-page-title-main">Lityum polimer pil</span> Polimer elektrolit kullanılan Lityum-iyon pil

Lityum polimer pil veya daha doğrusu lityum-iyon polimer pil, sıvı elektrolit yerine jel polimer elektrolit kullanan, lityum-iyon teknolojisine sahip şarj edilebilir bir pildir. Bu piller, diğer lityum pil türlerinden daha yüksek özgül enerji sağlar ve mobil cihazlar, radyo kontrollü uçaklar ve bazı elektrikli araçlar gibi ağırlığın kritik bir özellik olduğu uygulamalarda kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Dokuz voltluk pil</span>

Dokuz voltluk pil (9V) En yaygın biçimi, erken transistörlü radyolar için tanıtıldı. Yuvarlak kenarlı dikdörtgen prizma şekli ve üst kısmında kutuplanmış bir ankraj konektörü vardır. Bu tip Walkie-talkie telsiz konuşmaları, saatler ve duman dedektöründe yaygın olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Düğme pil</span>

Düğme pil veya saat pili, küçük çaplı tek hücreli bir pil olup çapı 5mm ila 25mm, giysinin üzerinde bir düğme gibi 1mm ila 6mm yüksekliğinde bir çöp silindiri şeklindedir. Bir metal, hücrenin alt gövdesini ve pozitif terminalini oluşturabilir. Yalıtımlı üst kapak negatif terminaldir.

Alkalin pil, çinko ve manganez dioksit (Zn / MnO2) arasındaki reaksiyona bağlı olarak birincil pil türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Şarj edilebilir alkalin pil</span>

Şarj edilebilir alkalin pil, tekrarlanan kullanım için şarj edebilen bir alkalin pil türüdür. Birinci nesil yeniden şarj edilebilir alkalin teknolojisi, Battery Technologies Inc tarafından Kanada'da geliştirildi ve Pure Energy, EnviroCell, Rayovac ve Grandcell'e lisanslandı. Ardından gelen teknoloji ve patent gelişmeleri tanıtıldı. Biçimler arasında AAA, AA, C, D ve anında açılmış dokuz voltluk piller yer alıyor.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-metal hidrür pil</span>

Nikel-metal hidrür pil şarj edilebilir bir pil (Akümülatör) türüdür. Pozitif elektrottaki kimyasal reaksiyon hem nikel-kadmiyum piline (NiCd) benzer, hem de nikel oksit hidroksit (NiOOH) kullanılır. Bununla birlikte, negatif elektrotlar kadmiyum yerine bir hidrojen emici alaşım kullanmaktadır. Bir NiMH pil, eşdeğer boyutta bir NiCd kapasitesinin iki ila üç katı olabilir ve enerji yoğunluğu bir lityum iyon pilinkine yaklaşabilir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-çinko pil</span> NiMH pillerine benzer bir şarj edilebilir pil türü

Nikel-çinko pil, NiMH pillerine benzer bir şarj edilebilir pil türüdür, ancak daha yüksek voltaj 1.6 V'dir. Büyük nikel-çinko pil sistemleri 100 yılı aşkın bir süredir bilinmektedir. 2000'den beri, stabilize edilmiş bir çinko elektrod sisteminin geliştirilmesi, bu teknolojiyi piyasada bulunan diğer şarj edilebilir pil sistemleri ile uygulanabilir ve rekabetçi hale getirmiştir. Diğer bazı teknolojilerin aksine, üfleme şarjı önerilmez.

<span class="mw-page-title-main">Nikel oksihidroksit pil</span>

Nikel oksihidroksit pil birincil hücre türüdür. Şarj edilebilir değildir ve tek kullanımdan sonra atılması gerekir. NiOx piller, dijital fotoğraf makinesi gibi yüksek düzeyde boşaltılmış uygulamalarda kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-hidrojen pil</span>

Nikel-hidrojen pil Nikel ve hidrojene dayanan şarj edilebilir bir elektrokimyasal güç kaynağıdır. Bir nikel-metal hidrit pilinden (NIMH), 1200 psi basınca kadar basınçlı bir hücrede depolanan, gaz halindeki hidrojen kullanılarak farklıdır. Nickel-hidrojen pil, 25 Şubat 1971 tarihinde Alexandr Ilich Kloss ve Boris Ioselevich Tsenter tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde patentlendi.

<span class="mw-page-title-main">Hafıza etkisi</span> Pil kapasitesinin azalmasına sebep olan bir etki

Hafıza etkisi, tembel pil etkisi veya pil belleği, nikel-kadmiyum ve nikel-metal hidrit şarj edilebilir pillerde gözlenen ve daha az şarj tutmalarına neden olan etki. [1]Hafıza etkisi, Nikel-kadmiyum pillerin kısmen boşaldıktan sonra tekrar tekrar şarj edildiklerinde maksimum enerji kapasitelerini kademeli olarak kaybettikleri durumu açıklar. Bu durum, pilin daha küçük kapasiteyi "hatırlaması" olarak açıklanabilir.

Kendi kendine deşarj, elektrotlar veya herhangi bir harici devre arasında herhangi bir bağlantı olmaksızın, dahili kimyasal reaksiyonların pilin depolanan şarjını azalttığı pillerdeki bir olgudur. Kendi kendine deşarj, pillerin raf ömrünü azaltır ve gerçekten kullanıldıklarında tam şarj olmamalarına neden olur.

Lityum demir fosfat (LiFePO4 veya LFP pil (lityum ferrofosfat) pil; Katot olarak lityum demir fosfat (LiFePO4) ve anot olarak metalik arkalıklı bir grafit karbon kullanan bir lityum iyon pildir. Düşük maliyet, yüksek güvenlik, düşük toksisite, uzun döngü ömürleri ve diğer faktörler nedeniyle, LFP pilleri araç kullanımında, şebeke ölçeğinde yedek güç sistemlerinde yer bulmaktadır. LFP piller kobalt içermez. Eylül 2022 itibarıyla EV'ler için LFP tipi pilin pazar payı %31'e ulaştı ve bunun %68'i yalnızca Tesla ve Çinli EV üreticisi BYD üretiminden geldi. Çinli üreticiler şu anda LFP pil tipi üretiminde neredeyse tekele sahiptir. 2022'de patent sürelerinin dolmaya başlaması ve daha ucuz pillere olan talebin artmasıyla LFP tipi üretimin 2028'de lityum nikel manganez kobalt oksit (NMC) tipi pilleri geçecek şekilde artması bekleniyor.

Nanotop piller, karbon ve lityum demir fosfat gibi çeşitli malzemelerden oluşabilen nano boyutlu toplardan yapılmış katot veya anotlu deneysel bir pil türüdür. Nanoteknoloji kullanan piller, artırılmış yüzey alanları nedeniyle hızlı şarj ve deşarj gibi yüksek performansa izin pillerdir.

<span class="mw-page-title-main">Otomotiv aküsü</span> Bir aracın içten yanmalı motorunu çalıştırmak için şarj edilebilir akü

Otomobil aküsü motorlu araca elektrik akımı sağlayan yeniden doldurulabilir bir şarj edilebilir pildir. Esas amacı motoru çalıştıran marş motorunu beslemektir. Motor çalışır çalışmaz, arabanın elektrik sistemleri için gerekli güç talepleri artarken ya da azalırken hâlâ şarj eden alternatör ile birlikte akü tarafından sağlanır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.