Tüm Kategoriler
Günümüzde taşınabilir elektronik cihazlardan endüstriyel ekipmanlara kadar pek çok alanda Li-ion piller (Lityum İyon piller) kullanılmaktadır. Yüksek enerji yoğunluğu, şarj edilebilir yapısı ve farklı kapasite seçenekleri sayesinde Li-ion teknolojisi modern batarya sistemlerinin en yaygın çözümlerinden biri haline gelmiştir.
Özellikle 18650 ve 21700 Li-ion piller, elektronik cihazlarda ve özel batarya paketlerinde sık kullanılan silindirik hücre formatlarıdır.
Peki Li-ion pil nedir, 18650 ile 21700 arasındaki fark nedir ve Li-ion pil seçerken hangi özelliklere dikkat edilmelidir?
Li-ion (Lithium-ion / Lityum İyon), şarj edilerek tekrar kullanılabilen bir pil teknolojisidir. Li-ion hücrelerde nominal voltaj kullanılan hücre kimyasına göre değişebilmekle birlikte, piyasadaki yaygın hücrelerin önemli bir bölümü 3.6V veya 3.7V nominal gerilime sahiptir.
Tam şarj voltajı ise yaygın standart Li-ion hücrelerde genellikle 4.2V seviyesindedir.
Ancak her lityum tabanlı hücrenin voltaj ve şarj karakteristiği aynı değildir. Bu nedenle yalnızca pilin fiziksel boyutuna bakılarak şarj cihazı veya hücre seçilmemelidir.
18650, en yaygın Li-ion hücre formatlarından biridir. İsimlendirme yaklaşık fiziksel ölçülerinden gelir:
18650 hücreler kapasite, maksimum deşarj akımı ve hücre kimyasına göre farklı özelliklerde üretilebilir.
Bu nedenle iki pilin üzerinde de “18650” yazması, teknik olarak aynı oldukları anlamına gelmez.
Örneğin bir 18650 hücre yüksek kapasiteye odaklanırken başka bir model yüksek deşarj akımı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış olabilir.
21700, 18650'ye göre daha büyük bir silindirik Li-ion hücre formatıdır. Yaklaşık olarak 21 mm çapında ve 70 mm uzunluğundadır.
Daha büyük fiziksel hacmi sayesinde hücre modeline bağlı olarak yüksek kapasite veya yüksek güç gerektiren uygulamalara yönelik seçenekler sunabilir.
Günümüzde 21700 hücreler çeşitli batarya paketleri, profesyonel elektronik sistemler ve enerji depolama uygulamalarında kullanılmaktadır.
En belirgin fark hücrelerin fiziksel ölçüsüdür. 21700 hücre, 18650 hücreden daha büyük bir formata sahiptir.
| Özellik | 18650 | 21700 |
|---|---|---|
| Yaklaşık Çap | 18 mm | 21 mm |
| Yaklaşık Uzunluk | 65 mm | 70 mm |
| Yapı | Silindirik | Silindirik |
| Şarj Edilebilir | Evet | Evet |
| Kullanım | Elektronik ve batarya paketleri | Elektronik ve batarya paketleri |
Ancak 21700 her durumda 18650'den daha iyi demek değildir. Doğru hücre; cihazın fiziksel alanına, kapasite ihtiyacına, akım gereksinimine ve batarya tasarımına göre seçilmelidir.
mAh (miliamper-saat) pilin kapasitesini ifade eden değerlerden biridir.
Örneğin:
2600mAh = 2.6Ah
3000mAh = 3Ah
3500mAh = 3.5Ah
Ancak yüksek mAh değeri tek başına pilin daha güçlü veya her cihaz için daha uygun olduğu anlamına gelmez.
Pil seçiminde kapasitenin yanında maksimum sürekli deşarj akımı da önemlidir.
Bazı cihazlar kısa sürede yüksek miktarda akım çekebilir. Bu uygulamalarda kullanılacak Li-ion hücrenin gerekli akımı güvenli şekilde sağlayabilecek özellikte olması gerekir.
Bu nedenle Li-ion pil seçerken sadece:
“En yüksek mAh hangisi?”
sorusuna odaklanmak doğru değildir.
Özellikle yüksek güç gerektiren uygulamalarda hücrenin üretici tarafından belirtilen maksimum sürekli deşarj akımı dikkate alınmalıdır.
Li-ion hücreler piyasada korumalı (protected) ve korumasız (unprotected) olarak bulunabilir.
Korumalı modellerde hücreye ek bir elektronik koruma devresi bulunabilir. Bu devre tasarımına göre aşırı şarj, aşırı deşarj, aşırı akım veya kısa devre gibi durumlara karşı koruma sağlayabilir.
Korumasız hücrelerde ise bu koruma hücrenin üzerinde bulunmayabilir. Bu tip hücreler genellikle uygun elektronik koruma ve BMS bulunan batarya sistemlerinde kullanılır.
Korumalı hücrelerin fiziksel uzunluğu standart korumasız hücrelerden farklı olabileceğinden cihaz uyumluluğu ayrıca kontrol edilmelidir.
Birden fazla Li-ion hücreden oluşturulan batarya paketlerinde BMS (Battery Management System / Batarya Yönetim Sistemi) kullanılabilir.
BMS'in fonksiyonları tasarımına göre değişmekle birlikte şu korumaları sağlayabilir:
BMS seçimi yalnızca bataryanın voltajına göre yapılmamalıdır. Hücre sayısı, hücre kimyası, maksimum akım ve cihazın çalışma gereksinimleri dikkate alınmalıdır.
Batarya paketlerinde S, seri bağlı hücre sayısını ifade eder.
Standart 3.7V nominal Li-ion hücreleri örnek alırsak:
| Yapı | Nominal Voltaj | Tam Şarj Voltajı |
|---|---|---|
| 1S | 3.7V | 4.2V |
| 2S | 7.4V | 8.4V |
| 3S | 11.1V | 12.6V |
| 4S | 14.8V | 16.8V |
| 5S | 18.5V | 21V |
| 6S | 22.2V | 25.2V |
Örneğin 3S2P, üç hücrenin seri olduğu ve bu dizinin iki paralel grup halinde kullanıldığı bir batarya yapısını ifade eder.
Seri bağlantı voltajı artırırken paralel bağlantı kapasite ve akım taşıma kabiliyetini etkiler.
Li-ion hücrelerin kullanım alanı oldukça geniştir. Cihaz tasarımına bağlı olarak şu alanlarda kullanılabilir:
Burada önemli olan, kullanılacak hücrenin cihazın voltaj, kapasite, akım ve şarj sistemi gereksinimlerine uygun olmasıdır.
Li-ion pil satın alırken şu özelliklerin birlikte değerlendirilmesi gerekir:
1. Voltaj: Cihazın gerektirdiği nominal ve şarj voltajıyla uyumlu olmalıdır.
2. Kapasite: mAh veya Ah olarak belirtilen kapasite kullanım ihtiyacına uygun olmalıdır.
3. Maksimum deşarj akımı: Özellikle yüksek güç tüketen cihazlarda kritik öneme sahiptir.
4. Fiziksel ölçüler: 18650 ve 21700 gibi hücre formatları birbirinden farklıdır.
5. Korumalı veya korumasız yapı: Cihazın ve batarya paketinin elektronik tasarımına uygun olmalıdır.
6. Pozitif kutup yapısı: Flat Top ve Button Top gibi farklı terminal yapıları bulunabilir.
7. Lehim bağlantısı: Batarya paketi uygulamalarında lehim bacaklı veya uygun bağlantıya hazırlanmış hücreler gerekebilir.
8. Üretici ve teknik veri: Hücrenin gerçek kapasitesi ve deşarj değerleri için güvenilir üretici verileri tercih edilmelidir.
Li-ion hücrelerin yanlış kullanılması aşırı ısınma, hücre hasarı veya yangın riski oluşturabilir.
Piller kısa devre yaptırılmamalı, delinmemeli, ezilmemeli veya uygun olmayan voltajla şarj edilmemelidir. Hasarlı, şişmiş, aşırı ısınmış veya fiziksel deformasyon gösteren bataryalar kullanılmamalıdır.
Batarya paketi hazırlanması gerekiyorsa hücre seçimi, bağlantı yöntemi, BMS ve elektriksel tasarımın uygun şekilde yapılması önemlidir.
Doğru Li-ion pili seçmek yalnızca 18650 veya 21700 boyutunu ve mAh değerini belirlemekten ibaret değildir.
Voltaj + kapasite + maksimum akım + fiziksel ölçü + hücre kimyası + koruma sistemi + cihaz uyumluluğu birlikte değerlendirilmelidir.
Özellikle batarya paketi oluşturulacaksa aynı grupta kullanılacak hücrelerin teknik özelliklerinin birbirleriyle uyumlu olması önem taşır.
İhtiyacınıza uygun 18650, 21700 ve diğer Li-ion şarjlı pil çeşitlerini teknik özelliklerine göre karşılaştırarak cihazınız veya batarya uygulamanız için doğru hücreyi seçebilirsiniz.
