Üretilen enerjiyi depolama ihtiyacını gideren piller, çok eski zamanlardan beri teknolojik gelişmelerin en önemli kaynağını oluşturmaktadır. Kimyasal özelliklerine göre birincil piller ve ikincil piller olmak üzere 2 grupta incelenen piller, artan teknolojiye paralel olarak çok büyük gelişmeler göstermiştir. Enerjiyi depolamaya yarayan pillerin içinde en genel olarak bulunan maddeler lityum, kadmiyum, cıva, nikel, gümüş, çinko, manganez, kurşundur.

Piller 2 gruba ayrılır:

Birincil piller: Şarj edilemeyen, kuru piller de denilen , içerdikleri malzemeye göre isim alan pillerdir. Bunlar Çinko piller, alkalin piller, lityum piller gibi malzemesine göre isim alan bu piller kullanıldıktan sonra tekrar kullanım imkanı olmayan pillerdir. Aynı zamanda yapısal bozulmalara kolay uğrayan pillerdir. Uzun zaman durduklarında, patlama ,akma gibi olumsuz durumlarla karşılaşabileceğimiz pillerdir.

İkincil piller: Şarj edilebilen, kimyasal enerjiyi depolayıp bunu elektrik enerjisine çeviren pillerdir. Şarj edilebildikleri için uzun kullanım ömrüne sahiptirler. Özellikle taşınabilir teknolojinin gelişmesiyle rağbetin arttığı bu piller kesintisiz güç kaynağı imkanı vermesi sayesinde değerlidirler. Nikel kadmiyum, nikel metalhidrit, lityum iyon, lityum polimer, lityum-sülfür olmak üzere birçok çeşidi vardır.

Pillerin Tarihçesi

Bağdat Pilleri

Tarihte ilk keşfedilen piller Bağdat pilleri diye anılan 1936 yılında Bağdat’ın güneydoğusunda yapılan arkeolojik kazılarda bulunan pillerdir. Bunlar çömlek görünümde, sarı parlak kilden yapılmış, 13,5 cm uzunluğunda, rulo halinde bakır tabaka, demir çubuk ve asfalttan oluşan pillerdir. Yapılan testler sonucunda, çömleğin içinde sirke ya da şarap gibi asitli bir sıvı olduğu görülmüştür. Bu pillerin bulunduğu tarihten 2000 yıl öncesinde kullanıldığı düşünülmektedir.

Galvani Deneyleri

Luigi Galvani, kurbağalarla yaptığı deneylerle ve Hayvansal elektrik olarak adlandığı elektriklenmeyle aslında pilin keşfi için öncü olmuştur.

Volta Pilleri

Volta, başta reddettiği Galvani yöntemini farklı şekillerde yapmış oluşan elektriğin kaynağının kurbağanın kası değil, ona değdirilen metal parçaları olduğunu söylemiş ve çalışmalarını o doğrultuda yönlendirip 1799 yılında Volta Pili ya da Kaplar Zinciri adını verdiği pili yapmıştır.

Daniel pili

1836 yılında John Frederic Daniell tarafından geliştirilen bu pil, iki bölümlü bir kaptan meydana gelmiştir. Çinko levhaya bağlanan kablo negatif, bakır levhaya bağlanan kablo ise pozitif kutup olarak pil görevi görmektedir.

İlk Yakıt Pili

William Robert Grove, 1839 yılında su elektrolizinin ters reaksiyonu sonucunda sabit akım ve gücün üretildiğini fark ederek ilk yakıt hücresini geliştirmiştir.

İlk Akü

1859 yılında Fransız fizikçi Gaston Planté kurşun asit bataryayı yani aküyü icat ederek günümüz teknolojisi için iyi bir kaynak oluşturmuştur.

Ağır kuru piller

1868 yılında Fransız bilim adamı Georges Leclanché tarafından icat edilen ve telgraf sistemlerinde, fenerlerde ve radyolarda kullanılan pillerdir.

ilk çinko karbon pil aküsü

1881 yılında Faure ve arkadaşları tarafından icat edilmiştir.

ilk nikel kadmiyum şarj edilebilir pil

1899 yılında Waldmar Junner tarafından icat edilmiştir.

İlk demir-nikel pil

1902 yılında Thomas Edison tarafından icat edilmiştir.

İlk Lityum İyon pil

1912’de Gilbert Newton Lewis tarafından icat edilmiştir. Ama o yıllarda güvenlik zayıflıkları olduğu için kullanılmamıştır.

Lityum İyon Pillerin Tahtını Sallayacak Piller: Lityum-Sülfür Piller

Günümüz teknolojik gelişmelerin tamamına yakınında kullanılan lityum iyon pillerin bazı dezavantajları yüzünden bilim dünyası yeni bir arayışa girdi. Lityum-iyon teknolojisi 2019 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırmış olsa da daha hafif daha uzun ömürlü ve daha ucuz bir çözüme olan ihtiyaçtan dolayı bilim insanları gece gündüz bir arayıştalar.

lityum-sülfür bataryalar,  6 kat fazla enerji depolayabilme yeteneğine sahip bataryalar. En büyük ihtiyacın enerji depolanması olduğu düşünülürse lityum sülfür bataryaların tercih edilmesi anlaşılabilir.

Ayrıca Dünyada bolca bulunan, daha ucuz malzemelerden üretilebilmesi de lityum sülfür bataryanın cazibesini artıran bir etken.

Avustralya’nın Monash Üniversitesi’nde Mekanik ve Uzay Mühendisliği bölümünde yapılan araştırmalarla geliştirilen lityum sülfür piller, bu çalışmalardan sonra pillerin çatlamadan yüzlerce defa şarj olup boşalmasına imkan veren bir hale getirildi.

Lityum sülfür pilleri lityum iyon pillerden daha avantajlı kılan özelliği ise hammaddenin ucuzluğu. Çünkü sülfür Dünya’da en çok bulunan 16 maddeden biri ve yılda yaklaşık 80 milyon ton rezervi var.

Lityum sülfür pillerin Avusturalya’da yapılan çalışmalara kadar çok fazla kullanılmamasının sebebi, depolanma tekniği sonucu ortaya çıkan sorundandı. Bu sorun yüzünden elektrotlar fiziken iki katı büyüyor, bu da partikül kaybı ve kalıcı bozulmalara neden oluyordu. Sonuçta da batarya hızla verimliliğini kaybediyor ve kullanılamaz hale geliyordu. Ama bu çalışmalardan sonra, partiküllere nefes alma yeri açılarak sülfür partiküllerinin tam kapasite ile işlev görmesi sağlandı.

Pil teknolojisinin elektrik elektronik gelişmeler için ne kadar önemli olduğu düşünüldüğünde pillerdeki gelişmelerin bilim dünyasını direkt etkilediği söylenebilir. Ali Atalı’ya göre özellikle elektrikli araçların yaygınlaşmaya başladığı günümüzde lityum sülfür pillerle ilgili teknolojinin hızlanması daha ekonomik bir sürüş keyfi yaşamamıza imkan tanıyacaktır. Üstelik pillerin hayatın her alanında kullanıldığı düşünülürse, pil teknolojisindeki her gelişme lehimize olacaktır.