Fiziksel Değişimlerin Li-ion Batarya Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Batarya teknolojilerindeki ilerlemeler ile birlikte li-ion bataryaların ağırlık, hacim başına depoladıkları enerji miktarı artmakta vekontrol sistemlerinde önemli gelişmeler meydana gelmektedir. Bunun yanında li-ion batarya fiyatlarının düşmesi ile elektrikliaraçlardan kullanıcı elektroniğine kadar birçok alanda li-ion bataryaların kullanım oranının arttığı görülmektedir. Ancak bubataryaların yüksek performanslı kullanımı için sağlık, doluluk durumlarının sürekli takibi ve denetlenmesi gerekmektedir. Budenetleme yaygın olarak hücrelerin gerilim, akım ve sıcaklık değerini kullanarak yapılmaktadır. Buna karşılık bataryanın güvenlikdurumunun takibinde hücrelerin şişmesi ve fiziksel yıpranmalarında bir fonksiyon girdisi olarak kullanılması gerekmektedir. Özellikletaşınabilir telefon, bilgisayar gibi cihazlarda kullanıcının doğrudan bataryaya temas etmesi güvenlik problemi yaratmaktadır.Kullanıcıların sahip olduğu farklı şarj cihazları kullanma, hızlı şarj ve şarj esnasında kullanım alışkanlıkları sebebiyle bu güvenlikproblemleri artmaktadır. Ayrıca elektrikli araçlarda seri/paralel paketlenen hücreler şişerek komşu hücreler üzerindeki basıncıarttırmaktadır. Yapılan çalışmada gerinime bağlı değişimlerin gözlemlenmesi ve etkilerinin incelenmesi amacıyla yüksek hassasiyetligerinim, sıcaklık sensörü ve Z-Wave haberleşme modülüne sahip bir sistem tasarlanmıştır. Pazarda yaygın olarak kullanılan birtaşınabilir telefonun bataryası üzerinde yaşlandırma testleri yapılmış ve 4.58 mm şişme sağlanmıştır. Fiziksel değişime maruz kalmışbatarya ile yeni bataryanın davranışları aynı şarj/deşarj döngülerine tabi tutularak şişmenin etkileri sunulmuştur. Yapılan ölçümler ilesıcaklık, şişme miktarı, açık devre gerilimi ve şarj/deşarj süresinin değişim miktarları detaylıca belirtilmiştir. Şişmeye maruz kalmışbataryanın şarj ve deşarj sırasında şişme miktarının değişimi ile yüzeyde ortaya çıkan yüksek sıcaklıklar sebebiyle kullanıcı içintehlikelerin ortaya çıktığı gösterilmiştir. Bu durum taşınabilir telefonlar ve bilgisayarlarda bir güvenlik faktörü olarak şişmenindesürekli takip edilmesi gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır.