İçeriğe atla

Nikel-çinko pil

Nikel-çinko pil

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.

Tarihi

1901 yılında Thomas Alva Edison'a şarj edilebilir bir nikel-çinko pil sistemi için 684.204 numaralı ABD patenti verildi.

Batarya daha sonra İrlandalı kimyager Dr. James J. Drumm (1897-1974) tarafından geliştirildi ve Dublin-Bray demiryol hattında kullanılmak üzere 1932-1948 yılları arasında dört adet iki araba Drumm vagon setine kuruldu. Başarılı olmasına rağmen piller tükendiğinde geri çekildi. Erken nikel-çinko piller, az bir deşarj/şarj döngüsü sağladı. 1960'lı yıllarda nikel-çinko pilleri, askeri uygulamalar için gümüş-çinko pillere alternatif olarak araştırılmış ve 1970'lerde yine elektrikli araçlar için ilgi uyandırmıştır.[1] Evercel Inc., nikel-çinko pillerinde geliştirilmiş ve patentli bazı geliştirmeler yapmış ancak 2004 yılında o bölgede geri çekilmiştir.

Nikel-çinko piller 1.2 V NiCd veya NiMH hücrelerine benzer bir şarj/deşarj eğrisine sahiptir, ancak daha yüksek 1.6 V nominal voltaja sahiptir.

Nikel-çinko piller yüksek drenajlı uygulamalarda iyi performans gösterirler ve kütlenin% 25'inden azı kadar yüksek enerji-kütle oranı ve daha yüksek güç/kütle oranı nedeniyle kurşun-asit pilleri değiştirme potansiyeline sahip olabilirler. NiZn, nikel-kadmiyum pillerden daha ucuzdur ve NiCd ile kurşun asit türleri arasında fiyatlandırılması beklenmektedir.[2] NiZn, nikel-kadmiyum yerine kullanılabilir. Avrupa Parlamentosu, kadmiyum esaslı pillerle ilgili yasakları destekledi; Nikel-çinko, elektrikli el aletleri ve diğer uygulamalar için iyi bir alternatiftir. Bir dezavantaj, yaklaşık 30 devirden sonra kendini boşaltma hızının artmasıdır, böylece piller şarjını yeni olduğu sürece tutmaz. Bunun bir problem olmadığı durumlarda NiZn, yüksek güç ve yüksek voltaj gerektiren uygulamalar için iyi bir pil seçeneğidir.

Doğru kullanıldığında, NiZn piller yüzlerce devir boyunca sürebilir.

Pil ömrü

Kadmiyum hidroksit ile karşılaştırıldığında, çinko hidroksitin çözeltiye çözünme eğilimi ve şarj sırasında tamamen katoda göç etmeme eğilimi, geçmişte, NiZn pilinin ticari canlılığı için zorluklar ortaya koymuştur. Çinko, katı elektroda tamamen geri dönme konusundaki isteksizliği, şekil değiştirme ve dendritler (veya "bıyıklar") olarak ortaya çıkmaktadır; bu da hücre boşaltma performansını düşürebilir veya sonunda hücrenin kısa devre yapmasına neden olabilir, bu da düşük bir çevrim ömrüne neden olur.[3]

Son gelişmeler bu sorunun büyük ölçüde azaltılmasına olanak sağlamıştır. Bu ilerlemeler, elektrot separatör malzemelerindeki gelişmeleri, çinko materyali stabilizatörlerini dahil etmeyi ve elektrolit geliştirmelerini (örneğin fosfatları kullanarak) içerir. PowerGenix, NiCd pillerle karşılaştırılabilen iddia edilen pil ömrü ile 1,6 V pil geliştirdi. Pil ömrü, nominal kapasitenin yüzde 80'inin deşarj derinliğinde ve bir saatlik deşarj akımı hızı varsayılır.[4] Deşarj akımı veya deşarj derinliği azaltıldığında, bir akü için şarj-deşarj döngüsü sayısı artar. NiZn'yi diğer pil teknolojileri ile karşılaştırırken, çevrim ömrü karşılaştırmaları kullanılan deşarj hızı ve deşarj derinliğine bağlı olarak değişebilir.

Avantajlar

Nikel-çinko hücreleri, tam şarj olduğunda 1,85 voltluk bir açık devre voltajına ve 1,65 V nominal gerilime sahiptir. Bu, NiZn'i, 1,5 V alkalin birincil hücreleri kullanmak üzere tasarlanmış elektronik ürünler için mükemmel bir yedek yapar. Alkalin piller için tasarlanmış ekipman, taze olduğunda 1.5V'a dayanan bir bitiş noktası voltajının altında düzgün şekilde çalışmaz; NiCd ve NiMH'nin her ikisi de 1.2 V'luk nominal hücre voltajlarına sahiptir ve kapasiteleri olan tüm yüklerini teslim etmeden önce bu son noktaya ulaşacaktır.[5]

Daha güçlü ve 800 çevrelik ömrü olan daha yeni hücreler, elektrikli araçlar için Li-ion pillere alternatif olabilir. Yüksek hücre gerilimi nedeniyle, belirli bir paket voltajı için NiCd ve NiMH'den daha az hücre gereklidir. Ayrıca düşük iç empedansa (genelde 5 miliohms) sahiptir ve bu da 50C'ye kadar yüksek akü deşarj oranları sağlar.

NiZn pilleri, cıva, kurşun veya kadmiyum veya metal hidridleri kullanmaz; bunların hepsi geri dönüştürülmesi zor olabilir. Hem nikel hem de çinko, doğada yaygın olarak bulunan elementlerdir ve tamamen geri dönüştürülebilir.

NiZn hücreleri yanıcı olmayan aktif maddeler veya organik elektrolitler kullanmazlar ve en yeni modeller dendrit problemini azaltan polimerik ayırıcılar kullanır.

Düzgün tasarlanmış NiZn hücreleri çok yüksek güç yoğunluğuna ve düşük sıcaklıkta boşalma performansına sahip olabilirler ve aynı zamanda% 100'e kadar boşaltılabilirler ve sorunsuz olarak şarj edilebilirler. 2017 itibarıyla F'ye kadar boyutlarda ve 50Ah/prizmatik hücre mevcuttu.

Çinko, yerkabuğunda 24. en bol element olan, ucuz ve zengin bir metaldir ve sağlık için tehlikeli değildir. Yaygın oksidasyon +2'dir, bu nedenle şarj ve deşarj NiMH pillerde olduğu gibi iki elektron taşır.

Kaynakça

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya". 18 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  2. ^ "Arşivlenmiş kopya". 18 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  3. ^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Nisan 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya". 18 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya". 18 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 

Ayrıca bakınız

İlgili Araştırma Makaleleri

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

Kadmiyum, kimyasal simgesi Cd olan, gümüş beyazlığında, elektrik, seramik, pil ve akü sanayisinde kullanılan yumuşakça, kanserojen, toksik bir ağır metal element. Kadmiyum, çinko bileşikleriyle beraber doğada kadmiyum sülfür olarak bulunur. Çinko, kurşun ve bakırın yan ürünü olarak üretilir.

<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">Çinko-hava pili</span>

Çinko-hava pili,, tekrar doldurulamayan piller grubunda olup, çinkonun, havanın oksijeni ile oksidasyonu yoluyla çalışırlar. Yüksek enerji yoğunluğuna sahiptirler ve üretilmeleri ekonomiktir. İşitme cihazlarında ve elektrikli araçlarda kullanılırlar.

Alüminyum-hava pilleri, havadaki oksijenin alüminyum ile reaksiyonundan elektrik üretir. Tüm piller arasında en yüksek enerji yoğunluklarından birine sahiptirler, ancak yüksek anot maliyeti ve geleneksel elektrolitler kullanılırken çıkan yan ürün sorunları nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar. Bu durum, kullanımlarını esas olarak askeri uygulamalarla sınırlamıştır. Bununla birlikte, alüminyum pillere sahip bir elektrikli araç, bir lityum iyon pilin menzilinin sekiz katına kadar potansiyele sahiptir.

<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">C pil</span>

C pil, oyuncaklar ve müzik aletleri gibi orta boşaltma uygulamalarında tipik olarak kullanılan standart bir hücre boyutudur.

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

D pil kuru hücrenin büyüklüğündedir. Bir D hücresi her iki ucunda bir elektrik kontağı olan silindiriktir; Olumlu ucun bir nub veya darbe var. D hücreleri, el feneri, radyo alıcısı ve vericiler, boombox'lar, elektrik motoru ürünler, güvenlik sistemleri, Geiger sayacı, megafonlar, akümülatör veya uzun bir çalışma süresi gerektiren diğer uygulamalar gibi yüksek akım dren uygulamalarında tipik olarak kullanılır. Bir D hücresi ya şarj edilebilir ya da şarj edilemez olabilir. Terminal voltajı ve kapasitesi hücre kimyasına bağlıdır.

<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">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.

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

Cıva pil şarj edilemeyen bir elektrokimyasal pil, birincil bir pildir. Cıva pilleri, alkalin bir elektrolit içinde merkürik oksit ile çinko elektrotları arasında bir reaksiyon kullanır. Deşarj sırasındaki voltaj 1.35 Volt'ta pratik olarak sabit kalır ve kapasitesi benzer şekilde boyutlandırılmış çinko karbon pilinden daha fazladır. Cıva pilleri saatler, işitme cihazları, kameralar ve hesap makineleri için düğme pilleri biçiminde ve diğer uygulamalar için daha büyük formlarda kullanıldı.

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-kadmiyum pil</span>

Nikel-kadmiyum pil 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.

<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">Kuru pil</span> Kuru Pil

Kuru pil taşınabilir elektrikli cihazlar için yaygın olarak kullanılan bir pil türüdür. 1886'da Alman bilim insanı Carl Gassner tarafından geliştirildi.

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.


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.