Li-ion Li-PO LifePO4 Piller Hakkında

Artık elektronik ile ilgilenen, ilgilenmeyen bir çok kişinin bir şekilde kullandığı Li-ion, Li-PO, LifePO4 Piller Hakkında kısa, özet bilgiler paylaşmak istedim. Unutmayın bu pilleri kullanırken ve şarj ederken dikkatli olmalı yanlış kullanım ve şarjda çevreye zarar verebilirler.

Günümüzde bir çok elektronik cihazda kullanılması zamanla fiyatlarının daha uygun olması Li-ion, Li-po pillere olan talebi arttırdı özellikle elektronik ile ilgilenen bir çok kişi devrelerinde, projelerinde kullanıyor. Yüksek güç gerektiren uygulamalarda ise LiFePO piller sıkça kullanılıyor. Yazıda verilen bilgilerde kapasite, süre vb. gibi değerler kesin değildir malzeme kalitesi, şarj cihazı, ortam vb. bir çok etken bu değerleri değiştirebilir.

Li iyon Pil

Li-ion, Li-iyon, Lityum-iyon bu 3 isimde piyasamızda kullanılıyor hepsi aynıdır. Bu pillerin normal yani şarj edilmemiş hali 3.7 volttur. Pilin Voltajı 2.5V’un altında düştüğünde kapasite, performans vb. kayıpları olur. 4.2V’un üzerinde aşırı şarj olduğunda ise aynı sorunlar olur, patlayıcıdır. Çalışma voltaj aralığı 2.5V..4.2V Yaklaşık 1000 şarj-deşarjdan sonra % 20’ye kadar kapasite kaybına uğrar, bu durum 1 yıl… 1.5 yıl içinde depolama içinde geçerlidir.

Li iyon pillerin hafıza etkisi denilen şarj sorunu yoktur. Li iyon pilleri şarj etmek için tamamen boşaltmak gerekmez. Fakat üretildiği andan itibaren performansı düşmeye başlar yanlış, şarj ve kullanımlar bu süreci hızlandırır, birde ortam sıcaklığının etkileri eklenince çokta uzun ömürlü değiller fakat uygun şartlarda uzun süre kullanılabilirler.

Li-iyon Pilin tehlikeli olmasında en büyük etken 4.2v olan şarj voltajının aşılması ve delinme ezilme gibi büyük hasarlar almasıdır pile zarar veren diğer sorun ise aşırı deşarjdır sorunların çözümü için “pil koruması” yazısında bahsettiğim sistemler kullanılıyor.

Li-iyon pillerin raf ömürleri doluluk oranı ve ortam sıcaklığına göre değişiyor. Çok uzun süreler geçerse pil voltajı bozulma seviyesine kadar düşecektir.

 

SICAKLIK	%40 Şarjlı	%100 Tam şarjlı
0°C	Yılda %2 kaybeder	Yılda %6 kaybeder
25°C	Yılda %4 kaybeder	Yılda %20 kaybeder
40°C	Yılda %15 kaybeder	Yılda %35 kaybeder
60°C	Yılda %25 kaybeder	3 ayda %40 kaybeder

 

Lityum iyon pillerin en çok kullanılan, bilinen kodu 18650’dir bu kod pil ölçülerinden gelir pilin ölçüleri; 18 mm genişliğinde ve 65 mm uzunluğundadır. Özellikle Laptop bataryalarında kullanılır.

Li-PO Pil

Li-PO, Li-polimer, Lityum-polimer pilleri Li-ion pil ile tamamen aynı sayılır Li-iyon pillerden farklı olarak, düşük, yüksek sıcaklıklarda daha stabil akım verebilirler.

Gücüne göre her hangi bir şekilde, kalınlıkta olabilirler yapısı esnektir bu sayede çok küçük cihazlarda kullanılabilirler fakat bu yapı pili tehlikeli hale getiriyor paketi kolay delinebilir aşırı baskı kısa devreye yol açıp yangın, patlama meydana getirebilir, bu esnek yapı daha savunmasızdır. Doğru şarj yapılmazsa veya malzeme kalitesine göre zamanla şişme yapabilir.

Li-polimer Şarj işlemi Lityum iyon piller ile aynıdır. Li-ion pili şarj ettiğiniz cihaz ile Li-po pili şarj edebilirsiniz. Hızlı şarj süresi Lityum iyon pillere göre çok daha kısadır. Son olarak soğukta çalışma performansı düşüktür.

Lipo pil paketlerinde 10C, 20C vb. kısaltmalar vardır bu çekilebilecek anlık maksimum akımın olasılığını gösterir. Örneğin; Pil paketinde 1500mA 10C yazıyor çekilebilecek maksimum akım 1500×10 = 15.000mA’yı yani 15A aşmaması gerektiği anlamına gelir. Tepe akımı genellikle birkaç saniyedir uzun sürede pile zarar verir Mesela DC motor ilk çalışmada çok yüksek akım çekerler fakat hızını aldığında çektikleri akım düşer.

Li-PO, Li-ion pillerin kullanımının artmasında fiyat, performans, boyut etkilerinin yanısıra şarj için bolca entegre ve bu entegrelerin modüllerinin üretilmesi etkili oldu elektronik bilgisi çok az olan kişiler kolayca şarj modüllerini kullanarak pillerini şarj ediyor. Li-ion, Li-PO pil şarj modül ve entegreleri konusunda “Li-ion Pil Şarj Entegreleri MCP73831 TP4056” ve “Li-Ion Li-Poly Bataryaların Hızlı Şarj Edilmesi” yazılarına bakabilirsiniz..

LiFePO 4 Pil

LiFePO 4 (lityum-demir-fosfat) Lityum iyon pillerin daha gelişmiş versiyonu denilebilir. Soğuktan çok daha az etkilenir yüksek sıcaklıklarda tam akım verir, yüksek akım ile çok hızlı şarj olabilir. Yüksek güç gerektiren projelerde kullanılıyorlar.

LiFePO pillerin normal yani şarj edilmemiş hali 3.3 volttur. Lityum iyon pillere göre depolamada daha yavaş bir kapasite kaybı vardır, raf ömrü uzundur. Sıcaklığa göre değişken 2000…8000 arası şarj-deşarjdan sonra % 20’ye kadar kapasite kaybına uğrar. LiFePO 4 Minimum deşarj gerilimi: 2,5V Çalışma gerilimi: 3.0…3.3V Maksimum şarj voltajı: 3.65V

Ek bilgi: Diğer pil kodları 10440, 13450, 14430…. 20700, 21700….32650 vs. çok uzun bir liste var ama bunların türü genelde Li-MN Lityum iyon manganez oksit (Lithium ion manganese oxide ) şekilleri aynı boyutları akımlarına göre değişiyor 350mAH….5000mAH arasında güçleri var Li-MN pillerin maliyeti daha düşük, daha az zararlı madde barındırıyorlar ve ısı konusunda daha iyi çalışma performansı gösteriyorlar.

Pil Voltajını Yükseltmek Pili Seri Bağlamak

Pil voltajını yükseltmek için DC DC voltaj yükseltici konvertör devresi kullanabiliriz örneğin “Power Bank” olarak bilinen taşınabilir şarj cihazlarının içinde bu devreden vardır. Tam dolu 4.2V olan Li-iyon pil voltajını 5 volta yükseltir aradaki voltaj farkı çok düşük olduğu için devrenin ısınma, elemanların güçleri vb. gibi sorunlar azdır fakat yükseltilen voltaj artınca daha güçlü özel devreler kullanmak gerekir ayrıca DC konvertör devresinin de kayıpları olacaktır.

Diğer yöntem ise pilleri seri bağlamaktır seri bağlantı ile yüksek voltajlar elde edilebilir. Pilin seri bağlanmasında voltaj artar güç değişmez örneğin 3.7V 2200ma 3 adet li-iyon pili seri bağladığınızda 11.1V olur tek pilin tam şarjda voltajı 4.2V olduğu için 3 X 4.2 = 12.6V pilimiz olur.

Seri bağlantıda şarj için dengeleme konusuna dikkat etmenizi öneririm bakınız: “Li-iyon Li-polimer Pillerin Dengeli Şarj Edilmesi Pil Balans Devresi“

Pil Gücünü Yükseltmek Pili Paralel Bağlamak

Pil gücünü yükseltmek için hiç bir devre işe yaramaz DC DC konvertör devreleri ile sadece voltajı yükseltebiliriz pilin gücünü yükseltemeyiz bazen elektronik bilgisi az olan veya olmayan kişiler yanılabiliyor..

Pilin gücünü arttırmak için birden fazla pili paralel bağlamak gerekli bu durumda güç artar voltaj aynı kalır

Seri veya paralel bağlantı da kullanılan pillerin akım ve voltajları aynı olmalı

Pilden çekilen akıma göre ne kadar süre dayanacağını hesaplamak için “Pil, Akü Ömrü Hesaplama (Akım, Saat)” sayfasına bakabilirsiniz.

Sahte Pili Nasıl Anlarız ?

Sahte pili ayırt etmenin en kolay yolu “Taklit Sahte Elektronik Komponentler” yazısında bahsettiğim gibi üreticinin dökümanlarını incelemek. Bir çok üretici web sitesinde ürünlerinin “datasheet” veri dökümanlarını paylaşıyor, bu dökümanlarda ürünün ölçü, ağırlık vb. bir çok detayı var.

Piyasada en çok kullanılan sony VTC serisi pillerin sahteleri var üretim hataları sayerinde ayırt edilebiliyorlar.

Sahte sony VTC6 üzerinden anlatım yapıyorum ama LG, PANASONIC, SAMSUNG vb. bir çok markanın Li-ion pillerde benzer hatalar var.

Öncelikle sony pillerde yazılar soluk renk (resimde pek belli olmuyor) ve hafif parlak sahte olanlar daha koyu ve ufak tefek font hataları var.

Koyu renk olayı OR-KOD üzerinde daha belirgin

Orijinal Sony VTC6 pillerde metal kasa ile pozitif kutup arasındaki yalıtım contası beyazdır.

Pilin kaplamasında kullanılan piyasada “Shrink” olarak bilinen malzemenin katlama bölümü orjinal pillerde
düzdür sahte pillerde genelde şekli bozuk oluyor.

Ek olarak bir kaç resim daha… orjinal VTC plin + artı kutubunda ki boğum çukur değil kabarık şekilde ayrıca orjinal pilin kaplaması eksi kutupda daha az ek olarak kaplama hataları vb..

Pillerin Üretim Tarihi Önemli

Yukarıda pillerin depolama şartlarına göre kayba uğradığından bahsetmiştim özellikle uygun ortamda depolanmayan piller son kullanıcının zararına oluyor. LG-SONY-SANYO-SAMSUNG-PANASONIC Li-ion pillerin üzerindeki kodları aşağıda ki siteden sorgulayıp üretim tarihlerini öğrenebilirsiniz.

https://batterybro.com/pages/18650-date-code-lookup-tool

Not: Sony pil gurubunu Murata firmasına devretmiş ne gariptir murata yeni üretimde başlangıçdan itibaren aynı seri numaralarını kullanmış bu sebeple murata üretimi VTC serisi pillerin seri no sorgulamasında yıllar 1992, 1994 çıkıyor şuan piyasada ki murata VTC piller büyük ihtimal 2…3 yıllık VTC serisine alternatif (belkide daha iyisi) LG piller gibi görünüyor.