Şarj edilebilir pil - Rechargeable battery

Bir veri merkezinde kesintisiz güç kaynağı için kullanılan bir pil bankası
Şarj edilebilir bir lityum polimer cep telefonu pili
Şarj edilebilir AA ve AAA piller için yaygın bir tüketici pil şarj cihazı

Yeniden şarj edilebilir pil , depolama pili veya ikincil hücre (veya eski akümülatör ), tam olarak sağlanan tek kullanımlık veya birincil pilin aksine, şarj edilebilen, bir yüke boşaltılabilen ve birçok kez yeniden şarj edilebilen bir tür elektrik pilidir. kullanımdan sonra şarj edilir ve atılır. Bir veya daha fazla elektrokimyasal hücreden oluşur . "Akümülatör" terimi, tersine çevrilebilir bir elektrokimyasal reaksiyon yoluyla enerji biriktirdiği ve depoladığı için kullanılır . Şarj edilebilir piller, bir elektrik dağıtım ağını stabilize etmek için bağlanan düğme hücrelerden megawatt sistemlere kadar birçok farklı şekil ve boyutta üretilir . Kurşun-asit , çinko-hava , nikel-kadmiyum (NiCd), nikel-metal hidrit (NiMH), lityum-iyon (Li-ion), lityum demir fosfat (LiFePO4) dahil olmak üzere çeşitli elektrot malzemeleri ve elektrolit kombinasyonları kullanılır. ve lityum iyon polimer (Li-iyon polimer).

Yeniden şarj edilebilir piller tipik olarak başlangıçta tek kullanımlık pillerden daha pahalıdır, ancak değiştirilmeleri gerekmeden önce birçok kez ucuz bir şekilde yeniden şarj edilebildiklerinden, toplam sahip olma maliyeti ve çevresel etkisi çok daha düşüktür . Bazı şarj edilebilir pil türleri, tek kullanımlık türlerle aynı boyut ve voltajlarda mevcuttur ve bunlarla birbirinin yerine kullanılabilir.

Pilleri geliştirmek için dünya çapında milyarlarca dolar araştırma yatırımı yapılıyor ve endüstri de daha iyi piller oluşturmaya odaklanıyor.

Uygulamalar

Montajdan önce silindirik hücre (18650). Bunların birkaç bini ( lityum iyon ) Tesla Model S pilini oluşturur (bkz. Gigafactory ).
Lityum iyon pil izleme elektroniği (aşırı ve deşarj koruması)
Muhtemelen hatalı tasarlanmış izleme elektroniğine sahip üçüncü taraf bir üreticiden şişirilmiş lityum iyon piller

Şarj edilebilir pil kullanan cihazlar arasında otomobil marş motorları , taşınabilir tüketici cihazları, hafif araçlar ( motorlu tekerlekli sandalyeler , golf arabaları , elektrikli bisikletler ve elektrikli forkliftler gibi ), karayolu taşıtları (arabalar, kamyonetler, kamyonlar, motosikletler), trenler, küçük uçaklar, aletler yer alır. , kesintisiz güç kaynakları ve pil depolama güç istasyonları . Hibrit içten yanmalı akü ve elektrikli araçlarda ortaya çıkan uygulamalar , teknolojiyi maliyeti, ağırlığı ve boyutu azaltmaya ve kullanım ömrünü artırmaya yönlendiriyor.

Daha eski şarj edilebilir piller nispeten hızlı bir şekilde kendi kendine deşarj olur ve ilk kullanımdan önce şarj edilmesi gerekir; bazı yeni, düşük kendi kendine deşarj olan NiMH piller şarjlarını aylarca korur ve genellikle fabrikada, nominal kapasitelerinin yaklaşık %70'ine kadar şarj edilmiş olarak satılır.

Pil depolamalı güç istasyonları , yük dengeleme (yoğun dönemlerde kullanım için düşük talep zamanlarında elektrik enerjisinin depolanması) ve yenilenebilir enerji kullanımları ( gündüz fotovoltaik dizilerden üretilen gücün gece kullanılmak üzere depolanması gibi ) için şarj edilebilir piller kullanır . Yük dengeleme, bir tesisin üretmesi gereken maksimum gücü azaltır, sermaye maliyetini ve en yüksek enerji santrallerine olan ihtiyacı azaltır .

Research and Markets tarafından hazırlanan bir rapora göre, analistler küresel şarj edilebilir pil pazarının 2018-2022 döneminde %8.32'lik bir CAGR ile büyüyeceğini tahmin ediyor.

Küçük şarj edilebilir piller, taşınabilir elektronik cihazlara , elektrikli aletlere, cihazlara vb. güç sağlayabilir . Ağır piller güç elektrikli araçlar arasında değişen scooter için lokomotif ve gemilerin . Onlar kullanılan dağıtılmış elektrik üretimi ve tek başına güç sistemleri .

Şarj etme ve boşaltma

A -güneş enerjili şarj cihazı , şarj edilebilir AA piller için

Şarj sırasında, pozitif aktif malzeme oksitlenerek elektronlar üretir ve negatif malzeme indirgenerek elektron tüketir. Bu elektronlar dış devredeki akım akışını oluşturur . Elektrolit iç için basit bir tampon olarak görev yapabilir iyonu arasındaki akış elektrotlar olarak, lityum iyonu ve nikel-kadmiyum hücreleri ya da aktif olarak yer olabilir elektrokimyasal olarak, reaksiyon kurşun-asit hücreler.

Şarj edilebilir pilleri şarj etmek için kullanılan enerji genellikle AC şebeke elektriği kullanan bir pil şarj cihazından gelir , ancak bazıları bir aracın 12 voltluk DC elektrik prizini kullanacak şekilde donatılmıştır. Akımın içine akmasını sağlamak için kaynağın voltajı pilinkinden daha yüksek olmalıdır, ancak çok daha yüksek olmamalıdır, aksi takdirde pil hasar görebilir.

Şarj cihazlarının pili şarj etmesi birkaç dakikadan birkaç saate kadar sürer. Voltaj veya sıcaklık algılama özelliklerine sahip olmayan yavaş "aptal" şarj cihazları, tam şarja ulaşması genellikle 14 saat veya daha uzun süren düşük bir hızda şarj olur. Hızlı şarj cihazları, en hızlısı on beş dakika kadar kısa bir sürede, modele bağlı olarak hücreleri tipik olarak iki ila beş saat içinde şarj edebilir. Hızlı şarj cihazları, zararlı aşırı şarj veya aşırı ısınma meydana gelmeden önce şarjı durdurmak için bir hücre tam şarja ulaştığında (terminal voltajındaki, sıcaklıktaki değişiklik, vb.) algılamanın birden fazla yoluna sahip olmalıdır. En hızlı şarj cihazlarında genellikle hücrelerin aşırı ısınmasını önlemek için soğutma fanları bulunur. Hızlı şarj için tasarlanan pil paketleri, şarj cihazının paketi korumak için kullandığı bir sıcaklık sensörü içerebilir; sensörde bir veya daha fazla ek elektrik kontağı olacaktır.

Farklı pil kimyaları, farklı şarj şemaları gerektirir. Örneğin, bazı pil türleri, sabit bir voltaj kaynağından güvenle şarj edilebilir. Diğer türlerin, pil tam şarjlı voltaja ulaştığında azalan, düzenlenmiş bir akım kaynağı ile şarj edilmesi gerekir. Pili yanlış şarj etmek pile zarar verebilir; Aşırı durumlarda, piller aşırı ısınabilir, alev alabilir veya içindekileri patlatarak boşaltabilir.

İkincil bir pil için pozitif ve negatif elektrot ile anot ve katot karşılaştırması

Deşarj oranı

Pil şarj ve deşarj oranları genellikle "C" akım hızına atıfta bulunularak tartışılır. C oranı, pili teorik olarak bir saat içinde tamamen şarj eden veya boşaltan orandır. Örneğin, yavaş şarj C/20'de (veya "20 saat" hızında) gerçekleştirilebilirken, tipik şarj ve deşarj C/2'de (tam kapasite için iki saat) gerçekleşebilir. Elektrokimyasal hücrelerin mevcut kapasitesi deşarj hızına bağlı olarak değişir. Hücre bileşenlerinin (plakalar, elektrolitler, ara bağlantılar) iç direncinde bir miktar enerji kaybolur ve deşarj hızı, hücre içindeki kimyasalların hareket etme hızı ile sınırlıdır. Kurşun-asit hücreler için, zaman ve deşarj oranı arasındaki ilişki Peukert kanunu ile tanımlanır ; yüksek bir akımda artık kullanılabilir bir terminal voltajı sağlayamayan bir kurşun-asit hücresi, çok daha düşük bir oranda boşaltılırsa, yine de kullanılabilir kapasiteye sahip olabilir. Şarj edilebilir hücreler için veri sayfaları, genellikle 8 saatlik veya 20 saatlik veya belirtilen diğer sürelerdeki deşarj kapasitesini listeler; Kesintisiz güç kaynağı sistemleri için hücreler , 15 dakikalık deşarjda derecelendirilebilir.

Pilin terminal voltajı, şarj ve deşarj sırasında sabit değildir. Bazı türler, kapasitelerinin büyük bir kısmında deşarj sırasında nispeten sabit voltaja sahiptir. Yeniden şarj edilemeyen alkalin ve çinko-karbon hücreler yeni olduklarında 1,5V çıkış verir, ancak bu voltaj kullanımla birlikte düşer. Çoğu NiMH AA ve AAA hücresi 1,2 V değerindedir, ancak alkalinlerden daha düz bir deşarj eğrisine sahiptir ve genellikle alkalin pilleri kullanmak üzere tasarlanmış ekipmanlarda kullanılabilir .

Pil üreticilerinin teknik notları genellikle pili oluşturan ayrı hücreler için hücre başına voltaja (VPC) atıfta bulunur. Örneğin, 12 V'luk bir kurşun-asit aküyü (her biri 2 V'luk 6 hücre içeren) 2,3 VPC'de şarj etmek için, akünün terminallerinde 13,8 V'luk bir voltaj gerekir.

Hücre geri dönüşünden kaynaklanan hasar

Deşarj olmuş bir hücreyi, pozitif ve negatif terminallerin polariteyi değiştirdiği noktaya kadar daha fazla deşarj olma eğiliminde olan bir akıma maruz bırakmak, denilen bir duruma neden olur. hücre dönüşü . Genel olarak, deşarj olmuş bir hücreden akımın bu şekilde itilmesi, istenmeyen ve geri dönüşü olmayan kimyasal reaksiyonlara neden olarak hücrede kalıcı hasara neden olur. Hücre tersine çevrilmesi, bir dizi koşulda meydana gelebilir, en yaygın ikisi:

  • Bir pil veya hücre bir şarj devresine yanlış şekilde bağlandığında.
  • Seri bağlı birkaç hücreden oluşan bir pil derinden boşaldığında.

İkinci durumda, sorun, biraz farklı kapasitelere sahip bir pildeki farklı hücreler nedeniyle ortaya çıkar. Bir hücre diğerlerinden önce deşarj seviyesine ulaştığında, kalan hücreler akımı boşalmış hücre boyunca zorlar.

Pille çalışan birçok cihaz, hücrenin tersine dönmesine neden olabilecek derin deşarjların oluşmasını önleyen düşük voltajlı bir kesintiye sahiptir. Bir akıllı pil voltajı izleme devresi inşa içini sahiptir.

Zayıf yüklü bir hücre tamamen boşalmadan önce bile hücre tersine çevrilebilir. Pil boşaltma akımı yeterince yüksekse, hücrenin iç direnci, hücrenin ileri emk'sinden daha büyük bir dirençli voltaj düşüşü oluşturabilir . Bu, akım akarken hücrenin polaritesinin tersine dönmesine neden olur. Bir pilin gerekli deşarj hızı ne kadar yüksek olursa, hücrenin ters çevrilme olasılığını azaltmak için hem hücre tipi hem de şarj durumu açısından hücreler o kadar uyumlu olmalıdır.

Daha önce aşırı şarj edilmiş NiCd pilleri düzeltirken olduğu gibi bazı durumlarda, pilin tamamen boşalması istenebilir. Hücre ters çevirme etkisinden zarar görmemek için, her hücreye ayrı ayrı erişmek gerekir: her hücre, her hücrenin terminallerine bir yük klipsi bağlanarak ayrı ayrı boşaltılır, böylece hücre ters çevrilmesi önlenir.

Tamamen boşalmış durumda depolama sırasında hasar

Çok hücreli bir pil tamamen boşalırsa, yukarıda bahsedilen hücre ters etkisi nedeniyle genellikle hasar görür. Bununla birlikte, bir pili, hücre tersine çevrilmesine neden olmadan - ya her hücreyi ayrı ayrı boşaltarak ya da her hücrenin iç sızıntısının zamanla şarjını dağıtmasına izin vererek - tamamen boşaltmak mümkündür.

Bir hücre geri dönüş olmaksızın tam deşarj durumuna getirilse bile, sadece boşalmış durumda kalması nedeniyle zamanla hasar meydana gelebilir. Bunun bir örneği, uzun süre rafta bırakılan kurşun asitli akülerde meydana gelen sülfatlaşmadır . Bu nedenle, genellikle depoda kalması amaçlanan bir pilin şarj edilmesi ve periyodik olarak yeniden şarj edilerek şarj seviyesinin korunması tavsiye edilir. Pilin aşırı şarj edilmesi durumunda da hasar meydana gelebileceğinden, saklama sırasındaki optimum şarj seviyesi tipik olarak %30 ila %70 civarındadır.

Deşarj derinliği

Deşarj derinliği (DOD) normalde nominal amper-saat kapasitesinin yüzdesi olarak belirtilir; %0 DOD, boşalma olmadığı anlamına gelir. Bir akü sisteminin kullanılabilir kapasitesi, deşarj hızına ve deşarj sonunda izin verilen voltaja bağlı olduğundan, deşarj derinliği, ölçüleceği yolu gösterecek nitelikte olmalıdır. Üretim ve eskime sırasındaki farklılıklar nedeniyle, tam deşarj için DOD, zamanla veya şarj döngüsü sayısıyla değişebilir . DOD her döngüde daha düşükse, genellikle yeniden şarj edilebilir bir pil sistemi daha fazla şarj/deşarj döngüsünü tolere eder. Lityum piller, nominal kapasitelerinin yaklaşık %80 ila %90'ını boşaltabilir. Kurşun asitli aküler yaklaşık %50-60 oranında deşarj olabilir. Akışlı piller %100 deşarj olurken.

Kullanım ömrü ve döngü kararlılığı

Piller, kötü muamele görmeden bile tekrar tekrar kullanılırsa, şarj döngülerinin sayısı arttıkça, sonunda kullanım ömürlerinin sonuna geldikleri kabul edilene kadar kapasitelerini kaybederler. Farklı pil sistemleri, aşınma için farklı mekanizmalara sahiptir. Örneğin, kurşun asitli akülerde, her bir şarj/deşarj döngüsünde tüm aktif materyaller plakalara geri yüklenmez; sonunda pil kapasitesinin azalmasına yetecek kadar malzeme kaybolur. Lityum iyon türlerinde, özellikle derin deşarjda, şarj sırasında bir sonraki deşarj döngüsüne katılmak için artık mevcut olmayan bazı reaktif lityum metalleri oluşabilir. Mühürlü piller, özellikle aşırı şarj edildiğinde veya yüksek sıcaklıkta çalıştırıldığında sıvı elektrolitlerinden nem kaybedebilir. Bu, bisiklet ömrünü azaltır.

şarj süresi

BYD e6 taksi. 15 Dakikada Yüzde 80'e Şarj

Şarj süresi, şarj edilebilir pillerle çalışan bir ürünün kullanıcısı için önemli bir parametredir. Şarj güç kaynağı, cihazı çalıştırmak ve pili şarj etmek için yeterli gücü sağlasa bile, şarj süresi boyunca cihaz harici bir güç kaynağına bağlanır. Endüstriyel olarak kullanılan elektrikli araçlar için, vardiya dışında şarj edilmesi kabul edilebilir. Otoyol elektrikli araçlarında makul bir sürede şarj olması için hızlı şarj gereklidir.

Şarj edilebilir bir pil keyfi olarak yüksek bir hızda yeniden şarj edilemez. Pilin iç direnci ısı üretecek ve aşırı sıcaklık artışı pile zarar verecek veya pili yok edecektir. Bazı türler için, maksimum şarj hızı, aktif maddenin sıvı elektrolitten yayılma hızı ile sınırlandırılacaktır. Yüksek şarj oranları, pilde aşırı gaz üretebilir veya pil kapasitesini kalıcı olarak düşüren zarar verici yan reaksiyonlara neden olabilir. Çok kabaca ve birçok istisna ve uyarı dışında, bir pilin tam kapasitesini bir saat veya daha kısa sürede geri yüklemek hızlı şarj olarak kabul edilir. Bir pil şarj sistemi, daha yavaş şarj için tasarlanmış bir şarj cihazından daha hızlı şarj için daha karmaşık kontrol devresi ve şarj stratejileri içerecektir.

Aktif bileşenler

İkincil bir hücredeki aktif bileşenler, pozitif ve negatif aktif maddeleri oluşturan kimyasallar ve elektrolittir . Pozitif ve negatif, farklı malzemelerden oluşur; pozitif, bir indirgeme potansiyeli sergiler ve negatif, bir oksidasyon potansiyeline sahiptir. Bu potansiyellerin toplamı standart hücre potansiyeli veya voltajıdır .

Olarak birincil hücreler pozitif ve negatif elektrotlar şekilde bilinmektedir katot ve anot , sırasıyla. Bu gelenek bazen yeniden şarj edilebilir sistemlere taşınsa da - özellikle lityum iyon hücrelerle, kökenleri birincil lityum hücrelere dayandığından bu uygulama kafa karışıklığına yol açabilir. Şarj edilebilir hücrelerde pozitif elektrot, deşarjdaki katot ve şarjdaki anottur ve negatif elektrot için bunun tersi geçerlidir.

Türler

Ortak türlerin Ragone arsa

Ticari tipler

1859'da Fransız fizikçi Gaston Planté tarafından icat edilen kurşun-asit pil , en eski şarj edilebilir pil türüdür. Çok düşük bir enerji-ağırlık oranına ve düşük bir enerji-hacim oranına sahip olmasına rağmen, yüksek darbe akımları sağlama yeteneği , hücrelerin nispeten büyük bir güç-ağırlık oranına sahip olduğu anlamına gelir . Bu özellikler, düşük maliyetle birlikte, otomobil marş motorlarının ihtiyaç duyduğu yüksek akımı sağlamak için motorlu araçlarda kullanımını cazip kılmaktadır .

Nikel kadmiyum batarya (NiCd) tarafından icat edilmiştir Waldemar Jungner Bu kullanan 1899 İsveç nikel oksit hidroksit ve metalik kadmiyum olarak elektrotlar . Kadmiyum zehirli bir elementtir ve 2004 yılında Avrupa Birliği tarafından çoğu kullanım için yasaklanmıştır. Nikel-kadmiyum pillerin yerini neredeyse tamamen nikel-metal hidrit (NiMH) piller almıştır.

Nikel-demir pil (NiFe) da 1899 yılında Waldemar Jungner tarafından geliştirilmiştir; ve 1901'de Thomas Edison tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde elektrikli araçlar ve demiryolu sinyalizasyonu için ticarileştirildi . Zehirli cıva, kadmiyum veya kurşun içeren birçok pil türünün aksine, yalnızca toksik olmayan elementlerden oluşur.

Nikel-metal hidrit pil (NiMH) Bu hemen ortak bir tüketici ve endüstriyel tip 1989 yılında kullanılabilir hale geldi. Pil, kadmiyum yerine negatif elektrot için hidrojen emici bir alaşıma sahiptir .

Lityum iyon pil 1991 yılında piyasada tanıtıldı, iyi olan, en tüketici elektroniğinde seçimdir enerji yoğunluğunu ve çok yavaş bir ücret kaybı kullanılmadığı zaman. Özellikle pilin ürettiği ısıdan beklenmeyen tutuşma riski gibi dezavantajları da vardır. Bu tür olaylar nadirdir ve uzmanlara göre, "uygun tasarım, kurulum, prosedürler ve koruma katmanları yoluyla" en aza indirilebilir, böylece risk kabul edilebilir.

Lityum iyon polimer piller (LiPo) hafiftir, biraz daha yüksek maliyetle Li-ion'dan biraz daha yüksek enerji yoğunluğu sunar ve herhangi bir şekilde yapılabilir. Mevcutturlar ancak piyasada Li-ion'un yerini almamışlardır. LiPo pillerin birincil kullanımı, uzaktan kumandalı arabalara, teknelere ve uçaklara güç sağlamaktır. LiPo paketleri, belirli R/C araçlarına ve helikopterlere veya dronlara güç sağlamak için 44,4v'ye kadar çeşitli konfigürasyonlarda tüketici pazarında hazır olarak mevcuttur. Bazı test raporları, piller talimatlara uygun olarak kullanılmadığında yangın riskine karşı uyarır. Teknolojinin bağımsız incelemeleri, sıvı elektrolitler kullandıkları için belirli koşullar altında Lityum-iyon pillerden kaynaklanan yangın ve patlama riskini tartışır.

Diğer deneysel türler

Tip Gerilim bir Enerji yoğunluğu b güç c E/$ e Kendi kendine yemek. F Şarj Verimliliği Döngüler g Yaşam h
(V) (MJ/kg) (Wh/kg) (Wh/L) (A/kg) (Wh/$) (%/ay) (%) (#) (yıllar)
Lityum-kükürt 2.0 0.94–1.44 400 350 ~1400
sodyum iyonu 3.6 30 3.3 5000+ Test yapmak
İnce film lityum ? 300 959 6000 ? P 40000
çinko-bromür 1.8 0,27-0,31 75-85
çinko-seryum 2.5 Test aşamasında
vanadyum redoks 1,15–1,55 0,09-0,13 25–35 %20 20.000 25 yıl
sodyum-kükürt 0,54 150 %89–92 2500–4500
Erimiş tuz 2.58 0.25–1.04 70–290 160 150–220 4.54 3000+ <=20
gümüş-çinko 1.86 0.47 130 240
Kuantum pil (oksit yarı iletken) 1.5–3 500 8000 (G/L) 100.000

‡ bu parametreler için alıntılar gereklidir

Notlar

Lityum-kükürt pil şirket diğer lityum teknolojilerine göre daha üstün enerji yoğunluğunu iddia 1994 yılında Sion Güç tarafından geliştirilmiştir.

İnce film batarya (Araç kullanmayın) Excellatron lityum iyon teknolojisinin bir arıtma olduğunu. Geliştiriciler, şarj döngülerinde yaklaşık 40.000 ve daha yüksek şarj ve deşarj oranlarına, en az 5 C şarj oranına kadar büyük bir artış olduğunu iddia ediyor . Sürekli 60 C deşarj ve 1000 C tepe deşarj oranı ve spesifik enerjide ve enerji yoğunluğunda önemli bir artış.

Bazı uygulamalarda lityum demir fosfat pil kullanılmaktadır.

Avustralya'nın ulusal bilim kuruluşu CSIRO tarafından icat edilen hibrit bir kurşun-asit pil ve ultrakapasitör olan UltraBattery , on binlerce kısmi şarj durumu döngüsü sergiler ve bu modda yapılan testlerle karşılaştırıldığında geleneksel kurşun asit, lityum ve NiMH bazlı hücrelerden daha iyi performans gösterir. değişkenlik yönetimi güç profilleri. UltraBattery, Avustralya, Japonya ve ABD'de kW ve MW ölçekli kurulumlara sahiptir. . Teknolojinin, lityum iyon gibi rakiplere göre güvenlik ve çevresel faydalar ile birlikte, yüksek oranda kısmi şarj durumunda geleneksel kurşun-asit pillerin ömrünün 7 ila 10 katı olduğu iddia ediliyor. Üreticisi, ürün için neredeyse %100 geri dönüşüm oranının zaten mevcut olduğunu öne sürüyor.

Potasyum iyon pil nedeniyle gibi potasyum sokma / çıkarma malzemelerin olağanüstü elektrokimyasal kararlılık, bir milyon devri yaklaşık sağlar Prusya mavisi .

Sodyum-iyon pil kurşun-asit bataryaları ile sabit saklama ve Yarıştığı için kastedilmektedir. kWh depolama başına düşük toplam sahip olma maliyetini hedefler. Bu, uzun ve istikrarlı bir kullanım ömrü ile sağlanır. Etkili çevrim sayısı 5000'in üzerindedir ve akü derin deşarjdan zarar görmez. Enerji yoğunluğu oldukça düşüktür, kurşun asitten biraz daha düşüktür.

alternatifler

Şarj edilebilir pil, çeşitli şarj edilebilir enerji depolama sistemlerinden yalnızca biridir. Şarj edilebilir pillere çeşitli alternatifler mevcuttur veya geliştirilme aşamasındadır. Taşınabilir radyolar gibi kullanımlar için , şarj edilebilir piller, elle sarılmış, dinamoları çalıştıran saat mekanizmasıyla değiştirilebilir , ancak bu sistem radyoyu doğrudan çalıştırmak yerine pili şarj etmek için kullanılabilir. El fenerleri doğrudan bir dinamo tarafından çalıştırılabilir. Taşıma, kesintisiz güç kaynağı sistemleri ve laboratuvarlar için, volan enerji depolama sistemleri, gerektiğinde elektrik gücüne dönüştürmek için dönen bir rotorda enerji depolar; bu tür sistemler, aksi takdirde ortak bir elektrik şebekesinde sakıncalı olabilecek büyük güç darbeleri sağlamak için kullanılabilir.

Ultrakapasitörler  - son derece yüksek değerli kapasitörler - ayrıca kullanılır; 90 saniyede şarj olan ve şarj edilebilir pil kullanan bir cihazın yaklaşık yarısı kadar vida çakacak bir elektrikli tornavida 2007 yılında piyasaya sürüldü ve benzer el fenerleri üretildi. Ultrakapasitör kavramına uygun olarak, betavoltaik piller, ikincil bir pile yavaş şarj sağlama yöntemi olarak kullanılabilir, kullanılan pil sisteminin ömrünü ve enerji kapasitesini büyük ölçüde uzatır; bu tür bir düzenleme, endüstridekiler tarafından genellikle "hibrit betavoltaik güç kaynağı" olarak anılır.

Hibrit araçlarda kullanılan şarj edilebilir pil bankaları yerine enerji depolamak için büyük bir kapasitör kullanan, ulaşım için ultra kapasitörler geliştiriliyor . Akülere kıyasla kapasitörlerin bir dezavantajı, terminal voltajının hızla düşmesidir; başlangıç ​​enerjisinin %25'i içinde kalan bir kapasitör, başlangıç ​​voltajının yarısına sahip olacaktır. Buna karşılık, akü sistemleri, neredeyse tükenene kadar hızla düşmeyen bir terminal voltajına sahip olma eğilimindedir. Bu terminal voltaj düşüşü, ultrakapasitörlerle kullanım için güç elektroniği tasarımını karmaşıklaştırır. Bununla birlikte, şarj edilebilir sistemlere kıyasla döngü verimliliği, kullanım ömrü ve ağırlıkta potansiyel faydalar vardır. Çin, 2006 yılında iki ticari otobüs güzergahında ultrakapasitör kullanmaya başladı; bunlardan biri Şanghay'daki 11. rota .

Özel uygulamalar için kullanılan akış pilleri , elektrolit sıvısının değiştirilmesiyle yeniden şarj edilir. Akış pili, bir tür şarj edilebilir yakıt hücresi olarak düşünülebilir .

Araştırma

Şarj edilebilir pil araştırmaları, yeni elektrokimyasal sistemlerin geliştirilmesini ve mevcut tiplerin ömrünü ve kapasitesini iyileştirmeyi içerir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma