1. Temel İlkeler ve Yapı

Ni-Cd ve Ni-Mh Piller

Prensip: Kimyasal enerjiyi kimyasal bir reaksiyon yoluyla elektrik enerjisine dönüştürür. Deşarj sırasında, negatif elektrottaki kadmiyum (Cd), kadmiyum iyonlarına (Cd²⁺) oksitlenirken, pozitif elektrottaki nikel hidroksit (Ni(OH)₂), nikel oksit hidroksite (NiOOH) indirgenir.

Yapı: Bir anot plakası (kadmiyum), bir katot plakası (nikel hidroksit) ve bir elektrolitten (genellikle bir potasyum hidroksit çözeltisi) oluşur, hepsi bir metal muhafaza içinde bulunur. Nikel-Metal Hidrit Pil

Prensip: Nikel-kadmiyum pillere benzer, ancak negatif elektrot malzemesi, hidrojeni tersinir bir şekilde emen ve salan bir hidrojen depolama alaşımıdır.

Yapı: Ayrıca bir anot (hidrojen depolama alaşımı), bir katot (nikel hidroksit) ve bir elektrolit (potasyum hidroksit çözeltisi) içerir, ancak genel tasarım daha kompakttır ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir.

Lityum-iyon Pil

Prensip: Enerjiyi depolamak ve serbest bırakmak için pozitif ve negatif elektrotlar arasındaki lityum iyonlarının hareketine dayanır. Şarj sırasında, lityum iyonları pozitif elektrottan negatif elektroda hareket eder; deşarj sırasında hareket tersine döner.

Yapı: Tipik olarak bir pozitif elektrottan (lityum kobalt oksit veya lityum demir fosfat gibi), bir negatif elektrottan (grafit veya diğer karbon malzemeler), bir elektrolitten (organik bir çözücü içinde lityum tuzu) ve bir ayırıcıdan oluşur.

2. Performans Özellikleri

Enerji Yoğunluğu

Nikel-metal hidrit piller: Nispeten düşük enerji yoğunluğuna sahiptir, ancak ağırdırlar, bu da onları yüksek enerji yoğunluğu gerektiren uygulamalar için uygunsuz hale getirir.

Ni-metal hidrit piller: Nikel-kadmiyum pillere göre daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir, ancak yine de lityum-iyon pillere göre daha düşüktür.
Lityum-iyon piller: En yüksek enerji yoğunluğunu sunar, cihaz ağırlığını azaltırken uzun süreli güç sağlar. Hafıza Etkisi

Nikel-kadmiyum piller: Önemli bir hafıza etkisi gösterirler, yani tamamen deşarj olmadan şarj etmek, kapasitelerinin kademeli olarak azalmasına neden olabilir.

Nikel-metal hidrit piller: Hafıza etkisi daha az belirgindir, ancak yine de sık sık kısmi şarj ve deşarjdan kaçınmaya özen gösterilmelidir.

Lityum-iyon piller: Neredeyse hiç hafıza etkisi göstermezler ve kapasitelerini etkilemeden istedikleri zaman şarj edilip deşarj edilebilirler.

Kendi kendine deşarj oranı

Nikel-kadmiyum piller: Yüksek bir kendi kendine deşarj oranına sahiptirler ve tükenmelerini önlemek için uzun süre kullanılmadıklarında düzenli olarak şarj edilmeleri gerekir.

Nikel-metal hidrit piller: Daha düşük bir kendi kendine deşarj oranına sahiptirler ve nikel-kadmiyum pillere göre daha üstündürler.

Lityum-iyon piller: En düşük kendi kendine deşarj oranına sahiptirler ve uzun süreli depolamadan sonra bile yüksek bir şarjı koruyabilirler.

Güvenlik

Nikel-kadmiyum piller: Yüksek sıcaklıklarda veya kısa devre koşullarında toksik gazlar üretebilirler ve aşırı ısınma riski taşırlar.

Nikel-metal hidrit piller: Nispeten daha güvenlidirler, ancak yine de aşırı şarj ve kısa devreyi önlemeye özen gösterilmelidir.

Lityum-iyon piller: Teknolojik gelişmeler güvenliklerini iyileştirmiş olsa da, aşırı koşullarda termal kaçak ve hatta patlama meydana gelebilir, bu nedenle sıkı kullanım ve bakım prosedürlerine uyulmalıdır.

Döngü ömrü

Nikel-kadmiyum piller: Tipik olarak yüzlerce şarj ve deşarj döngüsüne dayanabilirler. Nikel-metal hidrit piller: Daha uzun döngü ömrü, tipik olarak binlerce döngüye ulaşır.

Lityum-iyon piller: En uzun döngü ömrü, yüksek kaliteli ürünler binlerce hatta on binlerce şarj ve deşarj döngüsüne kadar dayanabilir.

Çevresel dostluk

Nikel-kadmiyum piller: Çevre için zararlı olan ve özel işlem ve geri dönüşüm gerektiren ağır metal kadmiyum içerirler.

Ni-metal hidrit piller: Ağır metaller içermezler, nispeten daha çevre dostudurlar, ancak kullanılmış pillerin uygun şekilde imha edilmesi hala gereklidir.

Lityum-iyon piller: Ağır metaller içermemelerine rağmen, uygunsuz kullanım elektrolit sızıntısına ve çevresel kirliliğe yol açabilir ve bu nedenle profesyonel geri dönüşüm gerektirir.

3. Uygulama

Ni-kadmiyum piller: Düşük maliyetleri ve mükemmel darbe dayanımları nedeniyle, bir zamanlar güç aletleri, oyuncaklar ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılıyordu. Ancak, teknolojik gelişmelerle birlikte, yavaş yavaş diğer pil türleriyle değiştirildiler.

Ni-metal hidrit piller: Dijital kameralar, taşınabilir ses sistemleri ve el fenerleri gibi cihazlar için uygundurlar, yüksek enerji yoğunlukları ve düşük kendi kendine deşarj oranları nedeniyle tercih edilirler. Ayrıca hibrit ve elektrikli araçlar için yardımcı güç sistemlerinde de yaygın olarak kullanılırlar.

Lityum-iyon piller: Akıllı telefonlarda, tabletlerde, dizüstü bilgisayarlarda, dronlarda, elektrikli araçlarda ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. Yüksek enerji yoğunluğu, uzun döngü ömrü ve düşük kendi kendine deşarj oranı nedeniyle, modern elektronik cihazlar ve araçlar için tercih edilen enerji çözümü haline gelmiştir.