Lityum İyon Pil Vs Katı Hal Pil

Lityum İyon Pil Vs Katı Hal Pil

Lityum iyon piller ve katı hal piller, taşınabilir elektronik cihazlara güç sağlamak için iki ana seçenektir. Bu iki tip pilin farklı avantajları ve dezavantajları vardır. İşte her birine genel bir bakış. Hangi türün daha iyi olduğundan emin değilseniz, okumaya devam edin.

Katı hal piller

Lityum iyon piller yeni olmasa da teknoloji hala emekleme aşamasında. Örneğin Toyota, EV pazarında rekabetçi kalmanın bir yolu olarak bu alanda deneysel araştırmalar yürütüyor. Volkswagen, otomotiv uygulamaları için katı hal pilleri geliştirmek için küçük teknoloji şirketleriyle de ortaklık kurmaya başladı.

Katı hal piller, pilin iç yapısını ve ambalajını basitleştirme potansiyeline sahiptir. Bu, üretim maliyetini düşürebilir. Araştırmacılar, katı hal pillerini modellemek için diferansiyel denklemleri kullanarak bu potansiyel kullanımı araştıracaklar. Başlamak için araştırmacılar, pil modelleri hakkında yayınlanmış literatürü inceleyecek. Ortaya çıkan modeller, katı hal pilinin performans özelliklerini belirlemelerine izin verecektir.

Li-ion pil, sıvıyı katıdan ayıran bir veya daha fazla katı elektrolit içeren çift fazlı bir tasarıma sahiptir. Bu tasarımın çeşitli avantajları vardır. Hibrit elektrolit kullanmak, uzun süreler boyunca geliştirilmiş stabilite gibi ek avantajlar sağlar. Katı bir polimer elektrolitin ayrıca saf sıvı elektrolite göre avantajları vardır.

Katı hal lityum iyon piller, büyük miktarda enerji depolayabilir ve bu da onları gelecekteki enerji depolama cihazları için iyi bir aday haline getirir. Bu piller daha yüksek enerji yoğunluğuna ve üstün güvenlik performansına sahiptir. En büyük zorlukları katı elektrolit ve elektrot arasındaki arayüzde yatmaktadır. Arayüz katmanının nasıl oluştuğunu ve bu sorunun nasıl çözüleceğini anlamak önemlidir.

Lityum iyon piller

Katı hal pillerle karşılaştırıldığında, lityum iyon piller hafiftir, dayanıklıdır ve istiflenebilir paketlerde daha iyi performans gösterebilir. Ancak kararsız olabilirler ve yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında patlayabilir veya yangına neden olabilirler. Bununla birlikte, lityum iyon piller, e-mobilite için en güvenli ve en güvenilir seçenektir.

Elektrikli araçlar giderek daha popüler hale geldikçe endüstri, pil performansını iyileştirmeye odaklanıyor. Lityum iyon piller uzun süredir baskın seçenek olsa da, daha yeni katı hal piller yakında EV teknolojisinde liderliği alabilir. Katı hal piller daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve araç menzilini yüzde elli ila yüzde yüz arasında artırabilir.

Lityum iyon piller sıvı elektrolitler içerirken, katı hal piller katı malzemelerden oluşur. İki tip arasındaki temel fark, elektrolitlerin depolanma biçiminde yatmaktadır. Katı hal piller, lityum iyon pillerden daha kararlıdır ve sıvı emsallerinden 2.5 kata kadar daha güçlü olabilir.

Katı hal piller, lityum iyon pillerden daha pahalı olabilir. Ayrıca kısa devrelerden muzdarip oldukları bilinmektedir. Bunun nedeni, lityum metal parçacıklarının pilin bir tarafında birikebilmesidir. Bu dendrit ayırıcıyı delerek kısa devreye neden olur.

Lityum iyon piller, uçucu ve yanıcı olabilen sıvı elektrolitler içerir. Katı hal piller sıvı bileşen içermez, bu nedenle lityum iyon pillerden daha düşük yangın riskleri vardır. Ayrıca lityum iyon pillerden daha az güvenlik sistemi gerektirirler. Katı hal piller ayrıca daha yüksek enerji yoğunluğu sunar.

Sıvı iyon piller

Sıvı iyon piller, depolaması ve deşarjı kolay olduğu için elektrikli araçlar için mükemmel bir seçimdir. Ancak, bazı dezavantajları vardır. Lityum iyon piller, pildeki tek bir hücrenin ısınmaya başlaması ve paketteki diğer hücrelerin de aynı şeyi yapmasına neden olan termal kaçak adı verilen bir durum geliştirebilir. Sonuçta bu, pil takımının içinde söndürülmesi zor olabilecek bir yangına neden olur. Lityum iyon piller ayrıca çok yanıcı olan elektrolit sızdırma eğilimindedir. Bu nedenle, bu pillerin kullanılmadan önce şarj edilmesi gerekir.

Katı hal pillerin de dezavantajları vardır. Lityum iyon pillerden çok daha hafif ve daha kompakt olsalar da geleneksel piller kadar dayanıklı değiller. Ayrıca aşırı sıcaklıklarda daha az verimlidirler ve bu da onları araçlar için daha az kullanışlı hale getirir. Ayrıca daha kararsız olabilirler ve yangınlara ve patlamalara neden olabilirler.

Katı hal piller ayrıca daha fazla enerji yoğun olma avantajına sahiptir. Lityum iyon pillerin enerji yoğunluğunun iki veya üç katı kadar enerji yoğunluğuna sahiptirler. Bu, tüketiciler için faydalı olabilecek daha küçük ve daha hafif olacakları anlamına gelir. Ayrıca, EV'lere daha uzun bir menzil sağlayabilirler. Bu çevre için harika bir şey olabilir.

Katı hal piller ayrıca daha fazla kapasite sunar. Henüz deneysel aşamadayken, sıvı iyon muadillerinden daha fazla enerji depolayabiliyorlar. Toyota ve Volkswagen dahil olmak üzere bazı otomobil üreticileri, araçlar için katı hal pilleri geliştirmeye büyük miktarlarda para yatırıyor. Bu şirketlerden bazıları şimdi bu teknolojiyi 2024'ün sonuna kadar kitlesel pazara getirmeyi planlıyor.

Lityum iyon pildeki elektrolit

Bilim adamları hala mükemmel lityum iyon pili arıyorlar. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmasını ve aynı zamanda kullanımının güvenli olmasını istiyorlar. Halihazırda kullanımda olan birçok pil, yanıcı olabilen sıvı elektrolitler içerir. Katı hal lityum iyon piller tamamen katı bileşenlerden yapılmıştır ve kullanımı daha güvenli olabilir. Yeni araştırmalar, yeni bir katı elektrolitin geliştirilmesine yol açmıştır.

Katı hal pillerin bir avantajı, düşük sıcaklık performanslarıdır. Sıvı elektrolitler yüksek sıcaklıklara tahammül edemez, ancak katı elektrolitler olabilir. Katı elektrolit ayrıca bozulmadan hızlı şarj işlemlerini de destekler. Ayrıca yapmak için daha az malzeme ve enerji gerektirir. Katı hal piller ancak seri üretilebilirlerse kanıtlanabilir.

Katı hal lityum piller, lityum iyon pillere benzer bir çıkarma mekanizmasına sahiptir. Elektrotlar metalden yapılmıştır ve elektrolit sıvı veya katı bir malzemedir. Lityum iyonları, bir elektrik akışı oluşturan elektrolit içinde hareket eder.

Katı elektrolitler ayırıcı gerektirmez.

Katı hal pillerin bir başka dezavantajı da yüksek maliyetleridir. Sıvı haldeki pillerden daha ucuz olsalar da, henüz seri üretilmiyorlar. Katı elektrolit kimyasal olarak inert olmalı ve iki elektrot arasında iyi bir iyon iletkeni olmalıdır. Katı hal pillerin diğer dezavantajı, sıvı haldeki muadillerine göre daha kısa bir yaşam döngüsüne sahip olmalarıdır.

Lityum iyon pildeki anot

Katı hal lityum pillerin daha düşük yangın riskine sahip olduğuna ve daha az güvenlik ekipmanı gerektirdiğine inanılıyor. Ayrıca, yüksek enerji yoğunluğu için lityum-metal anotları kullanabilme avantajına sahiptirler. Şu anda elliden fazla şirket katı hal pilleri araştırıyor ve geliştiriyor. Bazıları, tescilli katı hal elektrolit teknolojileri geliştirdiklerini bile belirtmişlerdir. Otomotiv üreticileri ve büyük akü üreticileri de bu yeni teknolojiye yatırım yaptı.

Katı hal pillerin önemli bir dezavantajı, elektrot ve elektrolitin arayüzey kararsızlığıdır. Bu, pasifleştirilmiş ve elektrot-SSE arayüzü boyunca Li+'nın difüzyonunu engelleyen bir arayüz katmanına yol açar. Ek olarak, yüksek voltajlı döngü, SSE'yi bozarak oksitlenmesine neden olabilir.

Grafit, tarihsel olarak lityum iyon piller için anot görevi gördü, ancak başlangıç ​​şirketleri şimdi daha iyi performans gösteren alternatifler geliştiriyor. Lityum iyon pillerde kullanılan yaygın bir birincil malzeme olan silikon, hacim başına grafitten çok daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir.

Lityum metal anotlar da katı hal lityum piller için kullanılabilir hale geliyor. Lityum metal anotlar, yüksek enerji yoğunluğu ve artırılmış kapasite ile üretilebilir.