Lityum pil
Bir lityum pil a, primer hücre olduğu kullanım lityuma negatif elektrotta aktif madde olarak. Lityum-iyon pilin aksine , şarj edilebilir değildir, ancak ikincisi genellikle lityum piller olarak da adlandırılır.
Genel
Ötürü, standart yaklaşık -3.05 voltluk (bütün en düşük potansiyel kimyasal elementlerin ) ve yüksek hücre gerilimi ondan elde edilebilir, hem de 3,86 teorik olarak yüksek spesifik kapasite Ah / g, lityum, "ideal" bir elektrokimyasal hücrelerde negatif elektrotlar için malzeme .
Temel lityumun yüksek reaktivitesi (örneğin su ile veya hatta nemli hava ile) pratik uygulamada sorunludur. Bu nedenle, lityum pillerde yalnızca propilen karbonat , asetonitril veya dimetoksietan gibi susuz, aprotik elektrolit çözeltileri veya katı elektrolitler kullanılabilir .
İletkenliği arttırmak için susuz elektrolit tuzları ( lityum perklorat LiClO 4 gibi ) eklenir. Lityum pil gelişimi 1960'larda başladı.
Lityuma ek olarak , negatif elektrot olan anot genellikle iletken grafitten oluşur . Her ikisi de oksidasyon sırasında üretilen elektronları yönlendirmek için bir elektrik iletkenine (metal folyo) bir film olarak uygulanan polimerik bir bağlayıcı içinde süspanse edilir . Bağlayıcı olarak poliviniliden florür (PVDF) veya polietilen glikol (PEG) kullanılır. Daha yeni araştırmalar, aljinatları ince bölünmüş silikon ile birlikte kullanmayı hedefliyor . Bu, önemli ölçüde daha yüksek akım yoğunlukları sağlar. Ek olarak, aljinat bağlayıcılar, en yaygın olarak kullanılan PVDF bağlayıcılardan daha az şişer. Pilin tipine bağlı olarak pozitif elektrot, katot olarak farklı oksitleyici ajanlar kullanılır. Klasik ve en sık kullanılan manganez dioksittir , ardından lityum-karbon monoflorür pilde olduğu gibi grafit florür gelir .
Lityum pillerin avantajları
Lityum pillerin sulu elektrolitli diğer birincil hücrelere ( örneğin alkali-mangan piller veya çinko-karbon piller ) göre avantajları, daha yüksek enerji yoğunluğu ve özgül enerji , yüksek hücre voltajı , düşük kendi kendine deşarj nedeniyle çok uzun raf ömrü ve saklama ve çalıştırma için geniş sıcaklık aralığı.
Uygulama türleri ve alanları
Lityum piller, katot , elektrolit ve ayırıcı açısından farklılık gösteren birçok farklı varyantta mevcuttur . Çok çeşitli uygulamaları kapsayacak şekilde çeşitli tasarım ve boyutlarda mevcutturlar.
| Tip | Açık devre voltajı | Tipik yük gerilimi | Uygulama / açıklama |
|---|---|---|---|
|
Lityum tiyonil klorür pil LiSOCl 2 |
3,7 volt | 3.4 volt | Uygulamalar, askeri ve endüstriyel sektörde, güvenlik teknolojisinde ve elektronik enerji sayaçlarında ve ısı maliyet paylaştırıcılarında ağdan bağımsız elektronik tedarikidir . |
|
Lityum manganez dioksit pil LiMnO 2 |
3.5 ... 3.0 volt | 2,9 volt | Bu tip yaygın olarak kullanılır ve esas olarak kameralar, saatler ve kişisel bilgisayarlarda ana kartlar için yedek pil olarak kullanılır. Ayrıca bkz . düğme hücresi . Yüksek sürekli yükler ve darbeli akımlar için bir sargı hücresi olarak uygundur. Sıvı katotlu (LiSO 2 , LiSOCl 2 , LiSO 2 Cl 2 ) lityum pillere göre avantajı , yükün başlangıcında voltaj düşüşlerini ( voltaj gecikmesi ) önleyen anodun daha düşük pasivasyonudur . |
|
Lityum-kükürt dioksit pil LiSO 2 |
3.0 volt | 2,7 volt | Daha çok askeri sektörde kullanılır. |
|
Lityum karbon monoflorür pil Li (CF) n |
3,2 ... 3,0 volt | 3,1 ... 2,5 volt | Lityum karbon monoflorür piller, lityum manganez dioksit pillerden biraz daha yüksek akım taşıma kapasitesine ve kapasitesine sahiptir, ancak daha pahalıdır. Bu nedenle, örneğin tıp alanında, performansın maliyetten daha önemli olduğu uygulamalar için kullanılırlar. |
|
Lityum iyot pil LiI 2 |
2,8 volt | 2.795 volt | Kalp pillerinin güç kaynağı için başvuru . |
|
Lityum demir sülfür pil Ömrü 2 |
1.8 volt | 1.5 volt | Fotoğraf alanındaki gibi genel uygulama. 1.5 V'luk aynı hücre voltajı sayesinde, Mignon (AA, IEC FR6) ve Micro (AAA, IEC FR03) gibi yaygın boyutlardaki alkali mangan hücrelerinin doğrudan değiştirilmesi |
Lityum düğme hücreler
Lityum piller, düğme piller şeklinde de mevcuttur . Tip tanımı burada aşağıdaki şemaya göre gerçekleştirilir:
| Tip tanımının yapısı » CR DDMM «: | ||
|---|---|---|
|
CR = Lityum R ve Hücre Kimyasal Bileşimi |
mm cinsinden DD çapı |
1/10 mm'de MM yükseklik |
| Örnek "CR2354" | ||
| Boyutlar | Ø 23 mm | Yükseklik 5,4 mm |
| Örnek "CR17450" | ||
| Boyutlar | Ø 17 mm | Yükseklik 45,0 mm |
Lityum düğme piller için hiçbir üreticinin kendi tanımlamaları yaygınlaşmamıştır.
Hafif yapısal sapmalar meydana gelebilir, örneğin IEC standardına göre "CR" 2354 tipi, negatif kutbun kenarında küçük bir adımla JIS standardının değiştirilmiş bir versiyonudur.
CR tipi lityum manganez dioksit düğme hücreleri neredeyse yalnızca elektrolit dimetoksietan kullanır . Bu madde, REACH'e göre bir SVHC'dir (Çok Yüksek Önem Arz Eden Madde) olup düğme hücresinde %0,1'in üzerinde bir konsantrasyonda bulunur. Üreticiler ve distribütörler bu nedenle bu bilgileri (istek üzerine) müşterilerinin kullanımına sunmalı ve bu ürünleri 5 Ocak 2021'den itibaren Avrupa SCIP veritabanında bilgilendirmelidir . Aynı durum, CR tipi lityum manganez dioksit düğme hücreleri içeren tüm ürünler için de geçerlidir.
Katot malzemesi olarak manganez dioksit yerine grafit florür kullanılıyorsa, atama "CR" değil "BR" olur.
Diğer elektrokimyasal sistemlerdeki düğme hücrelerden bile daha fazla olan lityum düğme piller, genellikle daha büyük çapa ve daha yüksek voltaja sahip oldukları için yutulduğunda risk oluşturur. Bu nedenle, yutmaya karşı özel önlemler gereklidir, örneğin B. çocuklara dayanıklı ambalajlar ve belirli bir çaptan itibaren "Çocuklardan uzak tutunuz" güvenlik işaretinin yapıştırılması.
Lityum pillerin taşınması
Tehlikeli maddelerin sınıflandırılması
Lityum piller genellikle sınıf 9 tehlikeli mallar olarak sınıflandırılır ve UN numaralarına sahiptir.
- UN 3090 : lityum metal piller
- UN 3091 : ekipmandaki lityum metal piller veya ekipmanla birlikte paketlenmiş lityum metal piller
- UN 3480 : lityum iyon piller
- UN 3481 : Ekipmandaki lityum iyon piller veya ekipmanla birlikte paketlenmiş lityum iyon piller
Tehlikeli madde düzenlemelerinin tamamı küçük lityum piller için geçerli değildir. Bu, aşağıdaki pilleri içerir:
- 20 Wh veya daha az nominal enerjiye sahip lityum iyon hücreler
- 100 Wh veya daha az nominal enerjiye sahip lityum iyon piller
- Lityum içeriği 1 g'dan fazla olmayan lityum metal hücreler
- Lityum içeriği 2 g veya daha az olan lityum metal piller
Hava Taşımacılığı
Lityum pilleri uçakla taşırken IATA Tehlikeli Mallar Yönetmeliği hükümlerine uyulmalıdır. Ayrıntılar, 965 ila 970 paketleme düzenlemelerinde düzenlenmiştir.
Karayolu ve demiryolu taşımacılığı
Karayolu ve demiryolu ile yapılan taşımalarda ADR ve RID yönetmeliklerine uyulmalıdır. Küçük lityum piller için düzenlemeler özel hüküm 188'de belirtilmiştir.
Bireysel kanıt
- ↑ Lothar Jaenicke: Lityum piller için katman malzemesi olarak aljinik asitler . İçinde: Çağımızda Kimya . kaset 46 , hayır. 2 , 2012, s. 71 , doi : 10.1002 / ciuz.201290022 .
- ↑ Ralf Hottmeyer: Düğme piller ve piller için karşılaştırma listesi , düğme piller ve piller için teknik veriler ve karşılaştırma listeleri (PDF; 499 kB).
- ↑ a b Bölüm 9: Etiketleme ve paketleme . İçinde: DIN EN IEC 60086-4 (VDE 0509-4): 2020-07 Birincil piller - Bölüm 4: Lityum pillerin güvenliği . Beuth Verlag, Berlin.
- ↑ 30/09/1957 tarihli Uluslararası Tehlikeli Malların Karayoluyla Taşınmasına İlişkin Avrupa Anlaşmasının Ek A ve B (ADR) - 17 Nisan 2015 Sürümü - Bölüm 3.2 Tehlikeli Malların Listesi.
- ↑ IATA tehlikeli mallar yönetmeliği 57. baskı (2016). Hamburg: Storck Verlag, 2015.
- ↑ 30/09/1957 tarihli, Tehlikeli Malların Karayoluyla Uluslararası Taşımacılığına İlişkin Avrupa Anlaşmasının A ve B Ekleri (ADR) - 17 Nisan 2015 Sürümü - Bölüm 3.3 Belirli maddeler veya nesneler için geçerli özel hükümler.
Edebiyat
- Lucien F. Trueb, Paul Rüetschi: Piller ve akümülatörler - Bugün ve yarın için mobil enerji kaynakları . Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-62997-1
- David Linden, Thomas B. Reddy (Ed.): Piller El Kitabı . 3. baskı, McGraw-Hill, New York 2002, ISBN 0-07-135978-8 .
- Wiebke Dirks, Hendrik Vennemann: Lityum piller . Gelen Chemkon 12, No. 1, ISSN 0944-5846 , 2005, s. 7-14
- Günter Eichinger, Günter Semrau: Lityum Piller I - Kimyasal Temeller . Gelen zamanımızda Kimya 24, No. 1, ISSN 0009-2851 , 1990, s. 32-36
- Günter Eichinger, Günter Semrau: Lityum piller II - deşarj reaksiyonları ve tam hücreler . Gelen zamanımızda Kimya 24, No. 2, ISSN 0009-2851 , 1990, s. 90-96
İnternet linkleri
- Rolf Zinniker: Lityum piller . ETH Zürih, 2003, 23 Mayıs 2011'de erişildi.
- Piller için Ortak Geri Alma Sistemi Vakfı'nın resmi web sitesi .
- IATA Lityum Pil Kılavuzu (Lityum pillerin hava yoluyla taşınmasına ilişkin IATA düzenlemeleri) .
- Çeşitli uygulamalarda lityum-iyon ve lityum-metal pillerin yangın davranışının incelenmesi ve taktik önerilerin türetilmesi, Yangından Korunma Teknolojisi Araştırma Merkezi, Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü - KIT (PDF) tarafından hazırlanan araştırma raporu .
