Küçük, yuvarlak ve yassı pillerden tanınan AA ve AAA silindirik pillere kadar, cihazlarımızda (ve muhtemelen çekmecelerimizin derinliklerinde) pek çok farklı pil çeşidi bulunuyor. Ayrıyeten pil dediğimizde aklımıza yalnızca bunlar da gelmemeli, dizüstü bilgisayarlarda ve hatta arabalarda bulunan farklı piller olduğunu unutmamamız gerekiyor.
Peki, neden bu kadar farklı pil tipi yahut boyutu olduğunu hiç düşündünüz mü? Bütün bu farklı pil cinslerinin neden birçok farklı boyut ve halde bulunduğunu ve birçok maksada hizmet ettiğini anlamak için pillerin nasıl ortaya çıktığına ve yıllar içinde nasıl geliştiklerine bakmamız lazım.
İlk piller
İlk piller 1800’lü yıllarda yapıldı ve epey kolaydı. Birinci gösterimlerden biri, İtalyan bilim insanı Alessandro Volta’nın elektrik akımı yarattığını tespit ettiği tuzlu suya batırılmış bir dizi metal diskti. Birinci kurşun-asit batarya (günümüzde araba akülerinde kullanılanlar gibi), bir kavanoz sülfürik asit içindeki birkaç modül kurşundan yapılmıştı. Çağdaş versiyonların da bunlardan temelde çok farklı olmadığını söyleyebiliriz. Elbette performansı artırmak için çeşitli katkı unsurlarına sahipler.
Piller nasıl çalışıyor?
Her durumda piller birebir halde çalışır: İki farklı elektrot ortasındaki voltaj farkı, bir aygıta güç sağlamak için boşaltılabilen bir elektrik akımı üretir. Şarj edilebilir piller daha sonra tekrar şarj olurken bu akımı aksine çevirebilir. Pilin içindeki elektrik akımına, iyonların bir sıvı olan elektrolitten akışı eşlik eder.
Akımdaki her elektronun geçişine, bir iyonun elektrolitten taşınması eşlik eder. Daha fazla iyon depolayabilen elektrotlar, daha fazla şarj tutabilen ve münasebetiyle tek şarjla daha uzun müddet dayanabilen pillerin oluşturulmasını sağlar. Daha süratli iyon depolamak için tasarlanan elektrotlar, yüksek güçlü uygulamalar için daha süratli deşarj olabilen pilleri oluşturur. Son olarak, bozulmadan tekraren şarj ve deşarj olabilmek, pillerin uzun ömürlü olmasını sağlar.
Kurşun-asit batarya, 1859 yılında asidik bir çözelti içinde kurşun plakalarla deneyler yapan ve elektrik akımının akışının ve depolanmasının bilakis çevrilebileceğini bulan Gaston Plante tarafından icat edilen birinci şarj edilebilir bataryaydı.
Kurşun-asit bataryanın, bir arabası çalıştırmaya yetecek derecede şarj sağlayacak kadar büyük olması gerekir. Ayrıyeten soğuk iklimlerde kullanılabilmeli ve uzun yıllar dayanabilmelidir. Elektrolit aşındırıcı bir asit olduğundan, insanları ve araba kesimlerini mümkün ziyanlardan korumak için dış kaplamanın sağlam olması gerekir. Bütün bu sebeplerden ötürü, çağdaş kurşun-asit bataryaların büyük ve ağır olması mantıklıdır.
Buna karşılık, hesap makineleri ve dijital teraziler üzere mesken aletleri, çok fazla şarj gerektirmedikleri için daha küçük piller kullanabilirler. Bunlar temel olarak onlarca yıldır kullanılan, şarj edilemeyen alkalin pillerdir. Standartlaştırılmış hücre boyutları AAAA, AAA, AA,C ve D’nin yanı sıra düğme ve yassı piller ve başka pek çok seçenekten oluşur. Boyutlar, ne kadar şarj depoladıklarıyla (pil ne kadar büyükse, o kadar fazla tutar) ve çalıştırdıkları aygıtların boyutlarıyla ilgilidir.
9 volt piller üzere birtakım alkalin piller dikdörtgen hallerde de satılabilir, fakat bunların dış korumalarını açarsanız, içlerinde birbirine bağlı birkaç silindirik hücre bulunduğunu görürsünüz. Silindirik piller o kadar uzun müddettir var ve o kadar yaygın olarak kullanılıyor ki şirketlerin farklı bir şey üretmesi mantıklı gelmiyor. Anlaşılır bir halde, hiçbir şirket, mecburî olmadıkça üretim tesislerini değiştirmek için gereken yatırımları yapmak istemiyor.
Nikel-kadmiyum piller, konut elektroniği alanında yaygın olarak kullanılan birinci şarj edilebilir pillerdi ve 20. yüzyılın sonuna kadar popülerdi. Lakin kadmiyumun çok zehirli olması ve bu pillerin, ömürlerini kısaltan bir “hafıza etkisine” sahip olmaları bu pillerin en büyük problemleri ortasındaydı.
Lityum iyon piller
Lityumun, çok fazla güç depolayan hafif bir metal olarak eşsiz özellikleri nedeniyle potansiyel olarak şarj edilebilir kullanımı on yıllar boyunca araştırıldı. Sony, lityum iyon pili birinci sefer 1991 yılında ticarileştirdi.
Şirket, üretimi en kolay seçenek olduğu için silindirik piller üretti. Sony, 1990’larda çok sayıda görüntü kamera ve kaset üretiyordu ve hasebiyle rulodan ruloya üretim için çok sayıda ekipmana sahipti. Bu ekipmanların, bakır yahut alüminyum levhalar üzerine sinema dökülerek ve daha sonra bunların bir “jöle rulosu” silindirine sarılmasıyla yapılan akü elektrotları ruloları üretmek üzere yine kullanılması doğaldı.
Bu silindirik hücrelerin kalın koruması mekanik olarak sağlamdır ve öbür bir güvenlik katmanı eklemek için basınç tahliye vanasına sahiptirler. Bu birinci lityum-iyon piller, nikel-kadmiyum şarj edilebilir pillerden daha fazla güç depoladıkları ve daha uzun mühlet dayandıkları için, bilhassa dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları olmak üzere taşınabilir elektronik pazarını çok süratli bir formda ele geçirdiler.
Kısacası piller, maliyet ve üretilebilirlik nedeniyle makul boyutlarda ve formlarda yapılır, lakin kimi durumlarda eski üretim süreçleri de hallerinde rol oynar. Aygıt üreticileri de, aygıtları için gerek duyulan güçle irtibatlı olarak belirli bir pil tipini seçebilir.
News
