ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN GENEL BATARYA KİMYASAL TİPLERİ

 

Kurşun-Asit Aküler

Kurşun-asit aküler, 20 yılı aşkın endüstri kullanımı ile ticari olarak en olgun şarj edilebilir akü teknolojisidir ve en yaygın olarak otomobillerde lightning ve ateşleme başlangıcı olarak kullanılırlar. Kurşun-asit aküler yaklaşık 800 yaşam döngüsüne sahiptir, ancak ömürleri kullanıma, deşarj oranına ve derin deşarj döngülerinin sayısına bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Bir Kurşun-Asit pilin OCV'si, tam dolu bir hücrede yaklaşık 2,1 V [13] ve boşaltılmış bir hücrede 1,7 V'a yol açar. Ayrıca, diğer pil teknolojilerine kıyasla çok düşük enerji yoğunluğuna (yaklaşık 35Wh kg) [12] sahiptirler, oysa ana avantajları düşük maliyetleridir. Şarj sırasında, negatif elektrotta hidrojen üretilir, böylece pil aşırı şarj edilirse su kaybına uğrar. Bu, şebeke ölçekli kurulumlarda, gazın otomatik olarak rekombinasyonunu sağlayan Valf Düzenlemeli Kurşun-Asit (VRLA) akülerin kullanılmasıyla hafifletilir.

Nikel-Metal Hidrit (NiMH) Piller

 NiMH piller, nispeten yüksek enerji yoğunluğu (yaklaşık 70Wh kg) [12], kanıtlanmış güvenlikleri, geniş çalışma sıcaklığı aralıkları ve uzun ömürleri nedeniyle doksanlı yıllarda ve erken 2000’ler döneminde EV ve HEV uygulamaları için tercih edilen kimya olmuştur. En iyi çalışma performansı, nominal kapasitenin %20 ila %50'sinde deşarj edildiğinde elde edilirken, yüksek yük akımlarında tekrar tekrar boşaltıldığında, ömürleri yaklaşık 200 veya 300 döngüye düşürülür. NiMH pillerin önemli dezavantajları, yüksek kendi kendine boşalma oranı ve hafıza etkileridir; Aslında NiMH piller tipik olarak ilk gün şarjlarının% 20'sini ve bundan sonra depolamanın gününde% 4'ünü kaybeder ve bağımlılıkta, hücre tamamen boşalmadan önce şarj edilirse, bir hücrede depolanan enerji azalır. Bu hafıza etkisi, NiMH'nin halefi olduğu Ni-Cd pillerden miras alınır ve nikel hidroksitin kristal yapısının modifikasyonu nedeniyle oluşur. Tam yüklü bir hücre, tamamen boşalmış hücrede yaklaşık 1,1 V'a kadar düşen ortalama 1,25 V [14] voltaj sağlar. Aşırı şarj edildiğinde, NiMH piller suyu bölmek ve yeniden birleştirmek için fazla enerji kullanır, bu nedenle bakım gerektirmezler. Bununla birlikte, piller aşırı yüksek şarj oranında şarj edilirse, hidrojen birikmesi hücre kopmasına neden olabilirken, bir pil aşırı boşalırsa, ters polarize olabilir ve tahrip olmasına neden olabilir.

 

Otomotiv uygulamalarında kullanılan Lityum Pillerin ana kategorileri, Li-ion olanların evrimi olarak düşünülebilecek Lityum iyon (Li-ion) ve Lityum Polimer'dir (LiPo).

 

Li-ion Piller

Lityum-iyon pil teknolojisi ilk olarak 1991 yılında Sony Corporations tarafından ticarileştirilmiştir ve tipik uygulamaları arasında taşınabilir ekipmanlar, dizüstü bilgisayarlar, kameralar, cep telefonları ve taşınabilir araçlar bulunmaktadır. Yüksek enerji yoğunluğu nedeniyle, Li-ion çağdaş EV'lerde piller için kullanılan ana teknolojidir ve maliyetleri yaklaşık 800 e kWh’dir . Bir Li-ion pilin nominal açık devre voltajı 3,6 V'dur ve tam dolu aşamada 4,2 V'a ve tamamen boşalma aşamasında yaklaşık 2,8 V'a ulaşır. Lityum-iyon pillerin avantajları, esas olarak katotları için kullanılan kimyaya, hafıza etkisine, uzun takvim ömrüne ve orta kendi kendine deşarj oranına bağlı olsalar bile, yüksek enerji ve güç yoğunluğuna (sırasıyla yaklaşık 170 Wh kg ve 360 W kg) sahiplerdir. [12]. Li-ion hücresi diğer hücrelerden daha yüksek akım seviyeleri ile kullanılabilir, ancak bazı sorunların çözülmesi gerekir: güvenli çalışmayı sağlamak için, voltajın güvenli çalışma aralığından çıkmasını önlemek için en azından aşırı voltaj ve düşük voltaj korumaları sağlamak için bir pil yönetim sistemi kullanmak zorunludur. Sıcaklığın kimyasal zararı önlemek için Lityum pillerin izin verilen maksimum sıcaklığı olan 60 dereceden düşük olmasını sağlamak için aşırı sıcaklık koruması sağlamak da önemlidir. Li-ion piller için farklı katot malzemeleri kullanılır ve elektrikli araç için en ilginç olanı, esas olarak güvenlik amacıyla kullanılan LiF eP O4'tür; Aslında, yanlış kullanım durumunda, yangın ve patlama risklerini azaltırlar. LiF eP O4 piller, Lityum Polimer olanlara kıyasla düşük enerji yoğunluğundan (yaklaşık 100 Wh kg) [15] muzdariptir, oysa güç yoğunlukları Polimer olanlardan (yaklaşık 300 W kg) daha yüksektir. Nominal voltajları 3,2 V'dur ve çalışma sırasında oldukça sabittir, tamamen deşarj olduğunda 2,8 V'a ve tam yüklü aşamada 3,6 V'a ulaşır. Ayrıca, DOD'un% 100'ünde yaklaşık 2000 yaşam döngüsünü elden çıkarırlar, oysa fiyatları nispeten yüksektir, 1200 e kWh'ye kadar .

LiPo Piller

Lityum Polimer piller, elektrolitin hücre içinde depolanma şekline bağlı olarak Li-ion pillerin bir evrimidir. Açık devre voltaj aralığı, tamamen deşarj durumunda 2,7 V'tan tam yüklü durumda 4,2 V'a kadar başlar ve ortalama voltaj geleneksel olarak 3,7 V olarak seçilir. Başlıca avantajları, hem geniş çalışma aralığı hem de max gücü sağlamak için gelecekteki elektrikli araçlarda yedek Li-ion teknolojisinin olasılığını gösteren diğer Lityum pillere (sırasıyla yaklaşık 200 Wh kg ve 900 W kg) kıyasla yüksek güç ve enerji yoğunluğudur. Bu nedenle, bu tür piller Li-ion piller gibi güvenlik risklerine maruz kalır, bu nedenle sıcaklıkları ve voltajları bir pil yönetim sistemi tarafından kontrol edilmelidir. Bu tür bir hücrenin ana dezavantajı, 1000 ila 1600 e kWh arasında değişen göreceli yüksek maliyetidir.

 

KAYNAKLAR

Jahn_Markus_fsae.pdf

https://ijret.org/volumes/2016v05/i15/IJRET20160515006.pdf