Şarj Edilebilir Piller

Artık elektronik cihazlar her geçen gün daha küçük, daha hafif ve daha çok fonksiyonlu olarak üretiliyor. Kullanmakta olduğumuz portatif bir cihazda bizi en çok rahatsız eden şey batarya sorunudur. Olmadık bir zamanda birden bitiveren bir bataryanın bizi ne kadar kızdırdığını bir düşünün! İş bu kadarla kalsa iyi, daha sonra uzunca bir süre o bataryanın şarj edilme olayı ve o süreç içersinde (şayet evde isek) cihazın şebekeye bağlı bir dış kaynaktan beslenmesi gibi rezillikler bizi canımızdan bezdirmez mi? İşte o zaman hepimiz: Yahu, şöyle uzun zaman dayanan bir batarya yapsalar, biz de bu dertten kurtulsak diye düşünmez miyiz?

Evet, galiba bu şikayetler gerekli yerlere kadar gitmiş ki iyisi, daha iyisi, daha daha iyisi yapılarak piyasaya sürülmüş. Uzun yıllar Ni-Cd bataryalar ufak elektronik sistemlerin standart besleme kaynaklarını oluşturmuştur. Biraz daha büyük sistemler (Laptop bilgisayarlar, güçlü radyolar gibi) Lead-Acid bataryalar kullanıyorlardı. Sonunda, daha küçük olsun, daha hafif olsun, daha uzun dayansın, çevreci de olsun talepleri yeni batarya teknolojilerinin geliştirilmesine sebep oldu.
Bu gelişmelerin sonunda da: nickel-metal hydride (Ni-MH), şarj edilebilir (Alkalin) ve lithium-ion (Li+) piller ortaya çıktı. Ancak, bu yeni geliştirilen piller daha karmaşık şarj ve koruma devrelerini de beraberlerinde getirdiler.

NI-CD piller bazı durumlarda yeni pil teknolojilerine tercih edilmektedir. Ni-MH pillere göre daha küçük kapasiteye sahip olmalarına rağmen, düşük empedansları nedeniyle kısa süreli yüksek akım istenen yerlerde (portatif el aletleri) tercih sebebidirler. Galiba uzun bir süre bu böyle gidecek (çevirenin notu!) Ni-MH pillerin kapasiteleri ( C ) NI-CD’lara göre çok daha yüksektir. Ancak, daha hızlı bir (kendi başlarına boşalma) süresine sahiptirler. Yani, şarj olmuş bir Ni-MH pil, şarj olmuş bir NI-CD pile göre neredeyse iki misli daha kısa bir sürede durduğu yerde deşarj olur.

Bu bakımdan, şarj ettiğimiz pil kullanılmadan uzun süre şarjını korusun diyorsak NI-MH piller buna cevap veremezler. NI-MH piller NI-CD pillere göre hızlı şarj ( quick charge ) yönünden de farklıdır. Her iki tip de kapasitelerine eşit veya daha yüksek bir akımla şarj edilirler. Quick charge tekniği, bir pilin bir saat veya bir saatten daha kısa bir sürede şarj edilmesini sağlar. Şayet bir pili bir saat süreyle kapasitesi ( C ) kadar bir akımla şarj edersek bu sürenin sonunda pil, tam kapasitesine ulaşamaz. Tam kapasitesine ulaşabilmesi için pili ya ( C )'nin üzerinde bir akımla bir saat şarj etmeli, ya da ( C ) kadar bir akımla bir saatten daha fazla bir süre şarj etmeli. Tabii bütün bu süreler ve akımlar pilden pile değişecektir.

Bir NI-CD pil şarj edildiğinde, önce terminal voltajı en yüksek noktaya çıkar sonra normal değerine düşer. İşte bu düştüğü nokta onun tam kapasitesine ulaştığı yerdir. Şayet pili hızlı şarj ediyorsak şarjı, pil voltajının düştüğü yerde kesmemiz gerekir. Aksi halde şarj akımı aşırı bir enerji doğuracak bu da pilin içindeki elektrolitiğin (sıvının) hidrojen ve oksijen çıkarmasına ve giderek pilin iç basıncının ve ısısının artmasına, şarj hala devam ediyorsa terminal voltajının düşmesine ve sonunda pilin patlamasına sebep olacaktır.
Kaliteli bir şarjör, şarj sırasında pilin ısısını ve voltajını devamlı olarak kontrol eder. Bu, pilin hasara uğramaması için gereklidir.
NI-CD ve NI-MH piller için en emin şarj tekniği (Trickle-charge) tekniğidir. Bu teknikle şarj süresince pile uygulanacak ufak bir akım, pil üzerinde ihmal edilebilir bir ısı doğuracağından pil çok sağlıklı bir şekilde şarj olacaktır. Bu teknikte ne şarjı kesmek ne de pilin voltajının ne durumda olduğunu kontrol etmek gerekir. Maksimum trickle-charge akımı her pile göre değişik olmasına rağmen C/15 lik bir akım sağlıklı bir şarj için yeterlidir.

LITHIUM – ION piller

Son yıllarda pil teknolojisindeki en büyük buluş Lithium – ion piller olmuştur. Diğer şarj edilebilen pillere göre bu pillerin kapasiteleri çok daha yüksektir.

Kapasite avantajının yanında ağırlıkları da çok daha azdır. Ağırlık sorunu özellikle portatif cihazlarda önem kazanmaktadır. Li+ pillerin ağırlıklarına göre kapasiteleri diğer pillerin neredeyse iki katıdır. Li+ pillerin bu avantajının yanısıra birtakım sınırlamaları da vardır. Bu piller hem yüksek ve hem de düşük şarja karşı çok hassastırlar. Maksimum enerjilerine ulaşabilmeleri için maksimum voltaj gereklidir. Ancak,aşırı voltajla şarj bu pillerin hasara uğramasına sebep olur. Li+ pilleri gerek şarj, gerekse deşarj ederken voltaj ve akım sınırlamasına dikkat etmek gerekir.

Li+ batarya paketlerinin içinde düşük veya yüksek voltaj durumlarında devreyi kesen sistemler ve aşırı akıma karşı sigorta düzenekleri bulunmaktadır. NI-CD ve NI-MH bir akım kaynağı ile şarj edilebilirken, Li+ pillerin şarjörleri hem akım, hem voltaj kaynağı olmak durumundadır. Bir Li+ pili hasarsız olarak şarj etmek istersek şarjörün çıkış voltajının %1 den fazla oynamaması gerekir. Görüldüğü gibi Li+, çok ileri teknoloji ürünü, hafif, kapasiteleri yüksek. 500 defadan daha fazla şarj edilebiliyor, şarj olduktan sonra kendi kendine deşarjı, bir ayda kapasitesinin %10’undan daha az, NI-CD ve NI-MH piller gibi (memory effect) yok, kullanma sırasında şarj edilebiliyor, deşarj sırasında linear bir yol takip ettiğinden o andaki kapasitesinin ne olduğu ölçülebilir. Yani diğer pillerde olduğu gibi bir anda güç kaybı olmuyor.
Bütün bu avantajlarının yanısıra bu pillerin kullanılmaları, daha doğrusu amatörce kullanılmaları bir hayli zor. Şarj ederken dikkatli olacaksın, deşarj ederken gene öyle. Kıytırık bir şarj cihazı ile şarj edemezsin...
Ancak; elimizde adam gibi bir Li+ şarj cihazı varsa veya kendi becerimizle böyle bir cihaz imal edebiliyorsak hiç düşünmeden Li+ konforunu yaşayalım.

Şarj aletini

Pillerin kullanımına bakıldığında şarj aletinin deşarj özelliği olması tavsiye edilmiştir. Şarj aletinin 3 saatten daha kısa sürede şarj etmemesi önerilmiştir(yeni nesil için). Bence eski tipler içinde geçerli olması gerekir, çünkü pili doldururken yüksek akım vereceği için pilin ve aletin ısınmasına dolaylı olarak her ikisininde kısa ömürlü olmasına sebep olacaktır. Şarj aletini alırken kaç amper yükleme yaptığına bakın böylece pili kaç saatte dolduracağını hesaplayabilirsiniz. Mesela alacağınız aletde AA için 300 mA yazıyor, 2000 mA bir pili 300 mA ile yaklaşık 7 saatte dolduracaktır.

Kullanıldıktan sonra pillerin bir şarj cihazı kullanılarak dejarj edilmesi gerekir. Pil tamamen boşaltılmazsa, şarj tam olmayacak, yeni ve daha düşük bir enerji seviyesi belirlenecektir. Buna ’hafıza etkisi’ adı verilir. Bir başka deyişle hafıza etkisi, tam deşarj olmayan pillerde, pilin kullanılmayan bölümünün enerji alamaz ve üretemez hale gelmesi demektir. Bunun sonucu olarak pillerin kullanım süreleri gittikçe kısalacak ve daha sık şarj edilmeleri gerekecektir.

Hafıza etkisinden kaçınmak için pilleri tamamen deşarj etmek gerekir. Bu ömürlerini uzatacaktır.Pillerin hafıza problemini gidermek için Ataba AT-908 de bulunan REFRESH yazan anahtar orta konuma alındığında pilleri yenilemektedir. (Sadece Ni-Cd piller için kullanılmalıdır. ASLA Ni-Mh ve Li-ion (Lithium Ion) piller için KULLANILMAMALIDIR) Ni-MH (Nickel-Metal Hydride) ve Li-ion (Lithium Ion) pillerede hafıza etkisi yoktur.