Pil

Akü ⓘ
	Çeşitli hücreler ve piller (sol üstten sağ alta): iki AA, bir D, bir el telsizi pili, iki 9 volt (PP3), iki AAA, bir C, bir video kamera pili, bir kablosuz telefon pili
Tip	Güç kaynağı
Çalışma prensibi	Elektrokimyasal reaksiyonlar, Elektromotor kuvvet
İlk üretim	1800s
Elektronik sembol
	; Bir devre şemasında pil için kullanılan sembol. En eski pil türü olan voltaik yığının şematik çizimi olarak ortaya çıkmıştır.

Bir elektrik pili, elektrikli cihazlara güç sağlamak için harici bağlantılara sahip bir veya daha fazla elektrokimyasal hücreden oluşan bir elektrik gücü kaynağıdır. ⓘ

Bir batarya güç sağlarken, pozitif terminali katot ve negatif terminali anottur. Negatif işaretli terminal, harici bir elektrik devresinden pozitif terminale akacak elektronların kaynağıdır. Bir batarya harici bir elektrik yüküne bağlandığında, bir redoks reaksiyonu yüksek enerjili reaktanları düşük enerjili ürünlere dönüştürür ve serbest enerji farkı elektrik enerjisi olarak harici devreye iletilir. Tarihsel olarak "pil" terimi özellikle birden fazla hücreden oluşan bir cihaza atıfta bulunmuştur; ancak kullanım tek bir hücreden oluşan cihazları da içerecek şekilde gelişmiştir. ⓘ

Birincil (tek kullanımlık veya "atılabilir") piller, elektrot malzemeleri deşarj sırasında geri döndürülemez şekilde değiştiğinden bir kez kullanılır ve atılır; yaygın bir örnek, el fenerleri ve çok sayıda taşınabilir elektronik cihaz için kullanılan alkalin pildir. İkincil (şarj edilebilir) piller, uygulanan bir elektrik akımı kullanılarak birden çok kez boşaltılabilir ve yeniden şarj edilebilir; elektrotların orijinal bileşimi ters akımla geri yüklenebilir. Örnekler arasında araçlarda kullanılan kurşun-asit aküler ve dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları gibi taşınabilir elektronik cihazlarda kullanılan lityum-iyon aküler yer almaktadır. ⓘ

Piller, işitme cihazlarına ve kol saatlerine güç sağlamak için kullanılan minyatür hücrelerden, en uç noktada telefon santralleri ve bilgisayar veri merkezleri için bekleme veya acil durum gücü sağlayan oda büyüklüğündeki devasa pil bankalarına kadar birçok şekil ve boyutta olabilir. ⓘ

Aküler, benzin gibi yaygın yakıtlardan çok daha düşük özgül enerjiye (birim kütle başına enerji) sahiptir. Otomobillerde bu durum, elektrik motorlarının yanmalı motorlara kıyasla elektrik enerjisini mekanik işe dönüştürmedeki daha yüksek verimliliği ile bir miktar dengelenmektedir. ⓘ

Şarj edilebilir kalem pil (AA sınıfı) ⓘ

Piller çevreye atıldıkları takdirde insan ve çevre sağlığına zarar verir ⓘ

Bilinen en eski insan yapımı piller, Bağdat Pilleridir. MÖ 250 ve M.S. 640 yılları arasında yapıldığı tahmin edilmektedir. Pillerin gelişimi, 1800 yılında İtalyan fizikçi Alessandro Volta tarafından geliştirilen Voltaik (Voltaic) pil ile başlamıştır. Dünya çapında pil endüstrisi (2005 yılı yaklaşık değeri) 48 milyar ABD doları ciroya sahiptir. ⓘ

Tarihçe

Buluş

Voltaik yığın, ilk pil

İtalyan fizikçi Alessandro Volta, Fransız İmparatoru Napolyon Bonapart'a kazığını gösterirken ⓘ

Bağdat Bataryası'nın (yaklaşık MÖ 150-MS 650) elektrik akımı tutan bir cihaz olduğu teorisi ortaya atılmıştır, ancak bu kesin değildir. ⓘ

Benjamin Franklin "pil" terimini ilk kez 1749 yılında, birbirine bağlı bir dizi Leyden kavanozu kondansatörü kullanarak elektrik deneyleri yaparken kullanmıştır. Franklin, birlikte çalışan silahlar için kullanılan askeri terimi kullanarak, kavanozların bir kısmını "batarya" olarak tanımladığı şekilde gruplandırdı. Tutma kaplarının sayısını çoğaltarak daha güçlü bir yük depolanabilir ve deşarj sırasında daha fazla güç kullanılabilirdi. ⓘ

İtalyan fizikçi Alessandro Volta 1800 yılında ilk elektrokimyasal pil olan voltaik yığını inşa etti ve tanımladı. Bu, tuzlu suyla ıslatılmış kağıt disklerle ayrılmış bakır ve çinko plakalardan oluşan bir yığındı ve hatırı sayılır bir süre boyunca sabit bir akım üretebiliyordu. Volta voltajın kimyasal reaksiyonlardan kaynaklandığını anlamamıştı. Hücrelerinin tükenmez bir enerji kaynağı olduğunu ve elektrotlardaki korozyon etkilerinin, Michael Faraday'ın 1834'te gösterdiği gibi, çalışmalarının kaçınılmaz bir sonucu değil, sadece bir sıkıntı olduğunu düşündü. ⓘ

İlk piller deneysel amaçlar için çok değerli olmalarına rağmen, pratikte gerilimleri dalgalanıyor ve sürekli bir süre için büyük bir akım sağlayamıyorlardı. İngiliz kimyager John Frederic Daniell tarafından 1836'da icat edilen Daniell hücresi, ilk pratik elektrik kaynağı olmuş, bir endüstri standardı haline gelmiş ve elektrikli telgraf ağları için bir güç kaynağı olarak yaygın bir şekilde benimsenmiştir. Bakır sülfat çözeltisiyle doldurulmuş bakır bir kaptan oluşuyordu ve bu kabın içine sülfürik asitle doldurulmuş sırsız bir toprak kap ve bir çinko elektrot daldırılmıştı. ⓘ

Bu ıslak hücreler, doğru kullanılmadığı takdirde sızıntı ve dökülmeye eğilimli sıvı elektrolitler kullanıyordu. Birçoğu bileşenlerini tutmak için cam kavanozlar kullanıyordu, bu da onları kırılgan ve potansiyel olarak tehlikeli hale getiriyordu. Bu özellikler ıslak hücreleri taşınabilir cihazlar için uygunsuz kılıyordu. On dokuzuncu yüzyılın sonlarına doğru, sıvı elektrolitin yerini bir macunun aldığı kuru hücreli pillerin icadı, taşınabilir elektrikli cihazları pratik hale getirdi. ⓘ

Vakum tüplerindeki piller geçmişte "A" pili (filamana güç sağlamak için) için ıslak bir hücre ve "B" pili (plaka voltajını sağlamak için) için kuru bir hücre kullanmıştır. ⓘ

Gelecek

2010 ve 2018 yılları arasında yıllık batarya talebi %30 oranında artarak 2018 yılında toplam 180 Gwh'a ulaşmıştır. Muhafazakâr bir yaklaşımla, büyüme oranının tahmini %25 seviyesinde tutulması ve 2030 yılında talebin 2600 Gwh'ye ulaşması beklenmektedir. Buna ek olarak, maliyet düşüşlerinin talebi daha da artırarak 3562 GwH'ye kadar çıkarması beklenmektedir. ⓘ

Elektrikli batarya endüstrisindeki bu yüksek büyüme oranının önemli nedenleri arasında ulaşımın elektrifikasyonu ve elektrik şebekelerinde büyük ölçekli dağıtım, insan kaynaklı iklim değişikliği kaynaklı fosil yakıtlı enerji kaynaklarından daha temiz, yenilenebilir kaynaklara geçiş ve daha sıkı emisyon rejimleri yer almaktadır. ⓘ

Bataryalı elektrikli araçlarda (araçtan şebekeye) ve evlerde enerji depolamada kullanılanlar gibi, akıllı ölçüme sahip ve talep yanıtı için akıllı şebekelere bağlı dağıtılmış elektrikli bataryalar, akıllı güç kaynağı şebekelerinin aktif katılımcılarıdır. Kısmen kullanılmış bataryaların kademeli kullanımı gibi yeni yeniden kullanım yöntemleri, elektrikli bataryaların genel faydasına katkıda bulunur, enerji depolama maliyetlerini düşürür ve ayrıca daha uzun ömür nedeniyle kirlilik/emisyon etkilerini azaltır. Bataryaların kademeli kullanımında, genellikle 5-8 yıl hizmet verdikten sonra batarya kapasitesi %80'in altına düşen araç elektrikli bataryaları, yedek kaynak olarak veya yenilenebilir enerji depolama sistemleri için yeniden kullanılır. ⓘ

Şebeke ölçeğinde enerji depolama, şebekeden veya bir enerji santralinden enerji toplamak ve depolamak ve daha sonra ihtiyaç duyulduğunda elektrik veya diğer şebeke hizmetlerini sağlamak için bu enerjiyi daha sonra boşaltmak için pillerin büyük ölçekli kullanımını öngörmektedir. Şebeke ölçeğinde enerji depolama (anahtar teslim veya dağıtılmış) akıllı güç kaynağı şebekelerinin önemli bileşenleridir. ⓘ

Kimya ve prensipler

Gösterim amaçlı bir voltaik hücre. Bu örnekte iki yarım hücre, iyon transferine izin veren bir tuz köprüsü ile birbirine bağlanmıştır. ⓘ

Piller kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Birçok durumda, açığa çıkan elektrik enerjisi, elektrokimyasal reaksiyona giren metallerin, oksitlerin veya moleküllerin kohezif veya bağ enerjilerindeki farktır. Örneğin, geçiş metallerinin aksine d-elektron bağıyla stabilize olmadıkları için yüksek enerjili metaller olan Zn veya Li'de enerji depolanabilir. Piller, enerjik olarak elverişli redoks reaksiyonu yalnızca elektronlar devrenin dış kısmı boyunca hareket ettiğinde gerçekleşebilecek şekilde tasarlanmıştır. ⓘ

Bir batarya belli sayıda voltaik hücreden oluşur. Her bir hücre, metal katyonları içeren iletken bir elektrolit ile seri olarak bağlanmış iki yarım hücreden oluşur. Yarım hücrelerden biri elektrolit ve negatif elektrot, yani anyonların (negatif yüklü iyonlar) göç ettiği elektrot içerir; diğer yarım hücre ise elektrolit ve katyonların (pozitif yüklü iyonlar) göç ettiği pozitif elektrot içerir. Katyonlar katotta indirgenirken (elektronlar eklenir), metal atomları anotta oksitlenir (elektronlar çıkarılır). Bazı hücreler her bir yarı hücre için farklı elektrolitler kullanır; daha sonra elektrik devresini tamamlamak için iyonların yarı hücreler arasında akmasına izin verirken elektrolitlerin karışmasını önlemek için bir ayırıcı kullanılır. ⓘ

Her yarım hücrenin bir standarda göre elektromotor kuvveti (emf, volt cinsinden ölçülür) vardır. Hücrenin net emf'si, yarı hücrelerinin emf'leri arasındaki farktır. Böylece, eğer elektrotlar emf'ye sahipse ${\mathcal {E}}_{1}$ ve ${\mathcal {E}}_{2}$ , o zaman net emf ${\mathcal {E}}_{2}-{\mathcal {E}}_{1}$ Başka bir deyişle, net emf, yarı reaksiyonların indirgeme potansiyelleri arasındaki farktır. ⓘ

Elektriksel itici güç veya $\displaystyle {\Delta V_{bat}}$ Bir hücrenin terminalleri arasındaki fark terminal voltajı (farkı) olarak bilinir ve volt cinsinden ölçülür. Ne şarj ne de deşarj olan bir hücrenin terminal voltajına açık devre voltajı denir ve hücrenin emf'sine eşittir. İç direnç nedeniyle, deşarj olan bir hücrenin terminal voltajı açık devre voltajından daha küçüktür ve şarj olan bir hücrenin terminal voltajı açık devre voltajını aşar. İdeal bir hücrenin ihmal edilebilir bir iç direnci vardır, bu nedenle sabit bir terminal voltajı ${\mathcal {E}}$ tükenene kadar, sonra sıfıra düşer. Böyle bir hücre 1,5 voltu korur ve bir coulombluk bir yük üretirse, tam deşarj olduğunda 1,5 joule iş yapmış olur. Gerçek hücrelerde, iç direnç deşarj altında artar ve açık devre voltajı da deşarj altında azalır. Gerilim ve direnç zamana karşı çizilirse, ortaya çıkan grafikler tipik olarak bir eğridir; eğrinin şekli kullanılan kimyaya ve iç düzenlemeye göre değişir. ⓘ

Bir hücrenin terminalleri boyunca geliştirilen voltaj, elektrotlarının ve elektrolitinin kimyasal reaksiyonlarının enerji salınımına bağlıdır. Alkalin ve çinko-karbon hücreleri farklı kimyalara sahiptir, ancak yaklaşık olarak aynı 1,5 voltluk emf'ye sahiptir; aynı şekilde NiCd ve NiMH hücreleri farklı kimyalara sahiptir, ancak yaklaşık olarak aynı 1,2 voltluk emf'ye sahiptir. Lityum bileşiklerinin reaksiyonlarındaki yüksek elektrokimyasal potansiyel değişiklikleri, lityum hücrelerine 3 volt veya daha fazla emf verir. ⓘ

Elektriksel olarak iletken olmak için yeterli iyona sahip olan hemen hemen her sıvı veya nemli nesne bir hücre için elektrolit görevi görebilir. Bir yenilik veya bilim gösterisi olarak, farklı metallerden yapılmış iki elektrotu bir limon, patates vb. içine yerleştirmek ve az miktarda elektrik üretmek mümkündür. ⓘ

İki madeni para (nikel ve penny gibi) ve tuzlu suya batırılmış bir parça kağıt havludan voltaik bir yığın yapılabilir. Böyle bir yığın çok düşük bir voltaj üretir, ancak birçoğu seri olarak istiflendiğinde kısa bir süre için normal pillerin yerini alabilir. ⓘ

Türleri

Birincil ve ikincil bataryalar

Yukarıdan aşağıya: 4,5 voltluk büyük bir 3R12 pil, bir D Hücresi, bir C hücresi, bir AA hücresi, bir AAA hücresi, bir AAAA hücresi, bir A23 pili, 9 voltluk bir PP3 pili ve bir çift düğme hücresi (CR2032 ve LR44) ⓘ

Piller birincil ve ikincil formlar olarak sınıflandırılır:

Birincil piller, enerji tükenene kadar kullanılmak ve ardından atılmak üzere tasarlanmıştır. Kimyasal reaksiyonları genellikle tersine çevrilebilir değildir, bu nedenle yeniden şarj edilemezler. Aküdeki reaktan kaynağı tükendiğinde, akü akım üretmeyi durdurur ve işe yaramaz hale gelir.
İkincil piller yeniden şarj edilebilir; yani hücreye elektrik akımı uygulanarak kimyasal reaksiyonları tersine çevrilebilir. Bu sayede orijinal kimyasal reaktanlar yeniden üretilir, böylece birden fazla kez kullanılabilir, yeniden şarj edilebilir ve tekrar kullanılabilir. ⓘ

Örneğin telgraf devreleri için kullanılan bazı birincil pil türleri, elektrotları değiştirilerek tekrar çalışır hale getirilmiştir. İkincil piller, aktif malzemelerin dağılması, elektrolit kaybı ve iç korozyon nedeniyle süresiz olarak yeniden şarj edilemez. ⓘ

Birincil piller ya da birincil hücreler, montajdan hemen sonra akım üretebilir. Bunlar en yaygın olarak düşük akım tüketimine sahip, sadece aralıklı olarak kullanılan veya diğer elektrik gücünün sadece aralıklı olarak mevcut olduğu alarm ve iletişim devreleri gibi alternatif bir güç kaynağından çok uzakta kullanılan taşınabilir cihazlarda kullanılır. Tek kullanımlık birincil hücreler güvenilir bir şekilde yeniden şarj edilemez, çünkü kimyasal reaksiyonlar kolayca tersine çevrilemez ve aktif malzemeler orijinal formlarına geri dönmeyebilir. Akü üreticileri birincil hücrelerin yeniden şarj edilmeye çalışılmamasını tavsiye etmektedir. Genel olarak, bunlar şarj edilebilir pillerden daha yüksek enerji yoğunluklarına sahiptir, ancak tek kullanımlık piller 75 ohm (75 Ω) altındaki yüklerle yüksek drenaj uygulamalarında iyi performans göstermez. Yaygın tek kullanımlık pil türleri arasında çinko-karbon piller ve alkalin piller bulunur. ⓘ

İkincil hücreler veya şarj edilebilir piller olarak da bilinen ikincil piller, ilk kullanımdan önce şarj edilmelidir; genellikle deşarj olmuş durumdaki aktif malzemelerle birleştirilirler. Şarj edilebilir piller, deşarj/kullanım sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonları tersine çeviren elektrik akımı uygulanarak (yeniden) şarj edilir. Uygun akımı sağlayan cihazlara şarj cihazı denir. Şarj edilebilir akünün en eski formu, otomotiv ve tekne uygulamalarında yaygın olarak kullanılan kurşun-asit aküdür. Bu teknoloji, mühürsüz bir kapta sıvı elektrolit içerir ve aşırı şarj sırasında ürettiği hidrojen gazının güvenli bir şekilde dağılmasını sağlamak için akünün dik tutulmasını ve alanın iyi havalandırılmasını gerektirir. Kurşun-asit akü, sağlayabildiği elektrik enerjisi miktarına göre nispeten ağırdır. Düşük üretim maliyeti ve yüksek aşırı akım seviyeleri, kapasitesinin (yaklaşık 10 Ah'den fazla) ağırlık ve kullanım sorunlarından daha önemli olduğu yerlerde yaygın olmasını sağlar. Yaygın bir uygulama, genel olarak 450 amperlik bir tepe akımı sağlayabilen modern araba aküsüdür. ⓘ

Kompozisyon

Bir kuru hücrenin çizgi sanatı çizimi: 1. Pirinç kapak, 2. Plastik conta, 3. Genleşme boşluğu, 4. Gözenekli karton, 5. Çinko kutu, 6. Karbon çubuk, 7. Kimyasal karışım ⓘ

Galvanik hücreler, elektrolitik hücreler, yakıt hücreleri, akış hücreleri ve voltaik yığınlar dahil olmak üzere çeşitli kimyasal süreçler ve tasarımlarla birçok elektrokimyasal hücre türü üretilmiştir. ⓘ

Islak hücreli bir pilin sıvı elektroliti vardır. Diğer isimler, sıvı tüm iç parçaları kapladığı için taşkın hücre veya çalışma sırasında üretilen gazlar havaya kaçabildiği için havalandırmalı hücredir. Islak hücreler kuru hücrelerin öncüsüdür ve genellikle elektrokimya için bir öğrenme aracı olarak kullanılır. Elektrokimyasal hücrelerin nasıl çalıştığını göstermek için beher gibi yaygın laboratuvar malzemeleri ile inşa edilebilirler. Konsantrasyon hücresi olarak bilinen belirli bir ıslak hücre türü korozyonun anlaşılmasında önemlidir. Islak hücreler birincil hücreler (şarj edilemeyen) veya ikincil hücreler (şarj edilebilen) olabilir. Başlangıçta, Daniell hücresi gibi tüm pratik birincil piller üstü açık cam kavanoz ıslak hücreler olarak inşa edilmiştir. Diğer birincil ıslak hücreler Leclanche hücresi, Grove hücresi, Bunsen hücresi, Kromik asit hücresi, Clark hücresi ve Weston hücresidir. Leclanche hücresi kimyası ilk kuru hücrelere uyarlanmıştır. Islak hücreler hala otomobil akülerinde ve endüstride şalt cihazları, telekomünikasyon veya büyük kesintisiz güç kaynakları için bekleme gücü olarak kullanılmaktadır, ancak birçok yerde bunun yerine jel hücreli aküler kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda genellikle kurşun-asit veya nikel-kadmiyum hücreler kullanılır. Erimiş tuz aküleri, elektrolit olarak erimiş tuz kullanan birincil veya ikincil akülerdir. Yüksek sıcaklıklarda çalışırlar ve ısıyı korumak için iyi yalıtılmış olmaları gerekir. ⓘ

Kuru bir hücre, yalnızca akımın akmasına izin verecek kadar nem içeren bir macun elektrolit kullanır. Islak hücrenin aksine kuru hücre, serbest sıvı içermediğinden dökülme olmadan herhangi bir yönde çalışabilir, bu da onu taşınabilir ekipman için uygun hale getirir. Buna karşılık, ilk ıslak hücreler tipik olarak kırılgan cam kaplardı ve açık üst kısımdan sarkan kurşun çubuklar vardı ve dökülmeyi önlemek için dikkatli kullanım gerekiyordu. Kurşun-asit aküler, jel akü geliştirilinceye kadar kuru hücrenin güvenliğine ve taşınabilirliğine ulaşamamıştır. Yaygın bir kuru pil, bazen kuru Leclanché pili olarak da adlandırılan, 1,5 volt nominal gerilime sahip çinko-karbon pildir ve alkalin pil ile aynıdır (çünkü her ikisi de aynı çinko-manganez dioksit kombinasyonunu kullanır). Standart bir kuru hücre, genellikle silindirik bir kap şeklinde bir çinko anot ile merkezi bir çubuk şeklinde bir karbon katottan oluşur. Elektrolit, çinko anodun yanında bir macun şeklinde amonyum klorürdür. Elektrolit ve karbon katot arasında kalan boşluk, amonyum klorür ve manganez dioksitten oluşan ikinci bir macun tarafından kaplanır ve bu macun depolarizör görevi görür. Bazı tasarımlarda amonyum klorürün yerini çinko klorür alır. ⓘ

Yedek bir batarya uzun bir süre (belki de yıllar boyunca) monte edilmeden (aktive edilmeden ve güç sağlamadan) saklanabilir. Pile ihtiyaç duyulduğunda, monte edilir (örneğin elektrolit eklenerek); monte edildikten sonra pil şarj edilir ve çalışmaya hazır hale gelir. Örneğin, elektronik bir topçu tapası için bir batarya, bir silahın ateşlenmesinin etkisiyle aktive olabilir. İvmelenme bir elektrolit kapsülünü kırarak bataryayı harekete geçirir ve tapanın devrelerine güç verir. Yedek bataryalar genellikle uzun süreli depolamadan (yıllar) sonra kısa bir hizmet ömrü (saniyeler veya dakikalar) için tasarlanmıştır. Oşinografik aletler veya askeri uygulamalar için su ile aktive olan bir batarya suya daldırıldığında aktive olur. ⓘ

28 Şubat 2017 tarihinde Austin'deki Texas Üniversitesi, lityum-iyon pil mucidi John Goodenough liderliğindeki bir ekip tarafından geliştirilen ve "el tipi mobil cihazlar, elektrikli arabalar ve sabit enerji depolama için daha güvenli, daha hızlı şarj olan, daha uzun ömürlü şarj edilebilir pillere yol açabilecek" yeni bir katı hal pili türü hakkında bir basın açıklaması yayınladı. Katı hal bataryasının ayrıca "üç kat daha fazla enerji yoğunluğuna" sahip olduğu ve örneğin elektrikli araçlardaki kullanım ömrünü arttırdığı söyleniyor. Teknoloji, deniz suyundan elde edilen sodyum gibi daha ucuz, dünya dostu malzemeler kullandığından ekolojik açıdan da daha sağlıklı olacaktır. Ayrıca çok daha uzun ömürlüdürler. ⓘ

Sony, canlı organizmalarda gözlemlenen süreçlere benzer bir şekilde şekerden elektrik üreten biyolojik bir pil geliştirdi. Pil, karbonhidratları parçalayan enzimlerin kullanımı yoluyla elektrik üretiyor. ⓘ

Sızdırmaz valf ayarlı kurşun-asit akü (VRLA akü), kurşun-asit ıslak hücrenin yerine otomotiv endüstrisinde popülerdir. VRLA akü, hareketsizleştirilmiş bir sülfürik asit elektrolit kullanarak sızıntı olasılığını azaltır ve raf ömrünü uzatır. VRLA aküler elektroliti hareketsiz hale getirir. İki tip vardır:

Jel aküler (veya "jel hücre") yarı katı bir elektrolit kullanır.
Absorbe Cam Mat (AGM) aküler elektroliti özel bir fiberglas mat içinde absorbe eder. ⓘ

Diğer taşınabilir şarj edilebilir piller, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi uygulamalarda yararlı olan çeşitli sızdırmaz "kuru hücre" tiplerini içerir. Bu tip hücreler (artan güç yoğunluğu ve maliyet sırasına göre) nikel-kadmiyum (NiCd), nikel-çinko (NiZn), nikel metal hidrit (NiMH) ve lityum-iyon (Li-ion) hücrelerini içerir. Li-ion, şarj edilebilir kuru hücre pazarında açık ara en yüksek paya sahiptir. NiMH, daha yüksek kapasitesi nedeniyle çoğu uygulamada NiCd'nin yerini almıştır, ancak NiCd elektrikli aletlerde, iki yönlü telsizlerde ve tıbbi ekipmanlarda kullanılmaya devam etmektedir. ⓘ

2000'li yıllardaki gelişmeler arasında, bir AA pilin USB konektörü aracılığıyla şarj edilmesini sağlayan USBCELL gibi gömülü elektroniklere sahip piller, mevcut pillerden yaklaşık 100 kat daha fazla deşarj oranına izin veren nanoball piller ve şarj durumu monitörlerine ve aşırı deşarjda hasarı önleyen pil koruma devrelerine sahip akıllı pil paketleri bulunmaktadır. Düşük kendi kendine deşarj (LSD), ikincil hücrelerin nakliye öncesinde şarj edilmesini sağlar. ⓘ

En uzun ve en yüksek güneş enerjili uçuşta lityum-sülfür piller kullanılmıştır. ⓘ

Tüketici ve endüstriyel sınıflar

Her türden pil, tüketici ve endüstriyel sınıflarda üretilmektedir. Daha pahalı endüstriyel sınıf piller, daha yüksek güç-boyut oranı sağlayan, daha düşük kendi kendine deşarj olan ve dolayısıyla kullanılmadığında daha uzun ömürlü, sızıntıya karşı daha dirençli ve örneğin tıbbi otoklav sterilizasyonuyla ilişkili yüksek sıcaklık ve nemle başa çıkabilen kimyasallar kullanabilir. ⓘ

Kombinasyon ve yönetim

Standart biçimli piller, bunları kullanan cihazdaki pil tutucuya yerleştirilir. Bir cihazda standart formatlı piller kullanılmadığında, bu piller tipik olarak birden fazla pil içeren özel bir pil paketinde birleştirilir ve pil yönetim sistemi ve pil izolatörü gibi özelliklerle birlikte içindeki pillerin eşit şekilde şarj ve deşarj olmasını sağlar. ⓘ

Boyutlar

Tüketicilerin kullanımına hazır birincil piller, elektrikli saatlerde kullanılan küçük düğme pillerden, sinyal devreleri veya diğer uzun süreli uygulamalar için kullanılan No. 6 pillere kadar çeşitlilik göstermektedir. İkincil hücreler çok büyük boyutlarda üretilmektedir; çok büyük piller bir denizaltıya güç sağlayabilir veya bir elektrik şebekesini dengeleyebilir ve pik yükleri dengelemeye yardımcı olabilir. ⓘ

2017 itibariyle dünyanın en büyük bataryası Tesla tarafından Güney Avustralya'da inşa edilmiştir. Bu batarya 129 MWh depolayabilmektedir. Çin'in Hebei Eyaletinde 36 MWh elektrik depolayabilen bir batarya 2013 yılında 500 milyon dolar maliyetle inşa edilmiştir. Ni-Cd hücrelerinden oluşan bir başka büyük batarya ise Alaska'nın Fairbanks kentindeydi. Bir futbol sahasından daha büyük olan 2.000 metrekareyi (22.000 sq ft) kaplıyordu ve 1.300 ton ağırlığındaydı. Bir elektrik kesintisi durumunda yedek güç sağlamak üzere ABB tarafından üretilmiştir. Batarya yedi dakikaya kadar 40 MW güç sağlayabilmektedir. Sodyum-sülfür bataryalar rüzgar enerjisini depolamak için kullanılmıştır. Hawaii'deki Auwahi rüzgar çiftliğinin çıkışını 25 dakika boyunca 11 MW sağlayabilen 4,4 MWh'lik bir batarya sistemi dengelemektedir. ⓘ

Karşılaştırma

Voltaj, enerji yoğunluğu, yanıcılık, mevcut hücre yapıları, çalışma sıcaklığı aralığı ve raf ömrü gibi birçok önemli hücre özelliği, pil kimyası tarafından belirlenir. ⓘ

Birincil piller
Kimya	Anot (-)	Katot (+)	Maks. gerilim, teorik (V)	Nominal gerilim, pratik (V)	Özgül enerji (kJ/kg)	Detaylandırma	25 °C'de raf ömrü, %80 kapasite (ay) ⓘ
Çinko-karbon	Zn	C	1.6	1.2	130	Ucuzdur.	18
Çinko-klorür			1.5			"Ağır hizmet" olarak da bilinir, ucuzdur.
Alkali (çinko-manganez dioksit)	Zn	MnO₂	1.5	1.15	400-590	Orta düzeyde enerji yoğunluğu. Yüksek ve düşük drenajlı kullanımlar için iyidir.	30
Nikel oksihidroksit (çinko-manganez dioksit/nikel oksihidroksit)			1.7			Orta düzeyde enerji yoğunluğu. Yüksek drenajlı kullanımlar için iyidir.
Lityum (lityum-bakır oksit) Li-CuO	Li	CuO	1.7			Artık üretilmemektedir. Yerini gümüş oksit (IEC tipi "SR") piller almıştır.
Lityum (lityum-demir disülfür) LiFeS₂	Li	FeS₂	1.8	1.5	1070	Pahalıdır. 'Artı' veya 'ekstra' akülerde kullanılır.	337
Lityum (lityum-manganez dioksit) LiMnO₂	Li	MnO₂	3.0		830–1010	Pahalıdır. Çok düşük kendi kendine deşarj oranı nedeniyle yalnızca yüksek drenajlı cihazlarda veya uzun raf ömrü için kullanılır. 'Lityum' tek başına genellikle bu tür kimyayı ifade eder.
Lityum (lityum-karbon florür) Li-(CF)_n	Li	(CF)_n	3.6	3.0			120
Lityum (lityum-krom oksit) Li-CrO₂	Li	CrO₂	3.8	3.0			108
Lityum (lityum-silikon)	Li₂₂Si₅
Cıva oksit	Zn	HgO	1.34	1.2		Yüksek drenaj ve sabit voltaj. Sağlık endişeleri nedeniyle çoğu ülkede yasaklanmıştır.	36
Çinko-hava	Zn	O₂	1.6	1.1	1590	Çoğunlukla işitme cihazlarında kullanılır.
Zamboni kazığı	Zn	Ag veya Au		0.8		Çok uzun ömürlüdür. Çok düşük (nanoamp, nA) akım	>2,000
Gümüş oksit (gümüş-çinko)	Zn	Ag₂O	1.85	1.5	470	Çok pahalıdır. Sadece ticari olarak 'düğme' hücrelerinde kullanılır.	30
Magnezyum	Mg	MnO₂	2.0	1.5			40

İkincil bataryalar
Kimya	Hücre gerilimi	Özgül enerji (kJ/kg)	Enerji yoğunluğu (kJ/litre)	Yorumlar ⓘ
NiCd	1.2	140		Ucuzdur. Yüksek/düşük boşaltım, orta enerji yoğunluğu. Neredeyse hiç kapasite kaybı olmadan çok yüksek deşarj oranlarına dayanabilir. Orta düzeyde kendi kendine deşarj oranı. Kadmiyum nedeniyle çevresel tehlike, Avrupa'da kullanımı artık neredeyse yasaklanmıştır.
Kurşun-asit	2.1	140		Orta derecede pahalı. Orta düzeyde enerji yoğunluğu. Orta düzeyde kendi kendine deşarj oranı. Daha yüksek deşarj oranları önemli ölçüde kapasite kaybına neden olur. Kurşun nedeniyle çevresel tehlike. Yaygın kullanım: otomobil aküleri
NiMH	1.2	360		Ucuzdur. Yüksek tüketimli cihazlarda alkalin pillerden daha iyi performans gösterir. Geleneksel kimya yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir, ancak aynı zamanda yüksek oranda kendi kendine deşarj olur. Yeni kimya düşük kendi kendine deşarj oranına sahiptir, ancak aynı zamanda ~%25 daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Bazı otomobillerde kullanılır.
NiZn	1.6	360		Orta derecede ucuz. Yüksek drenajlı cihaz uygundur. Düşük kendi kendine deşarj oranı. Alkalin birincil hücrelere diğer ikincil hücrelerden daha yakın voltaj. Toksik bileşen içermez. Piyasaya yeni sürülmüştür (2009). Henüz bir sicil kaydı oluşturmamıştır. Sınırlı boyutta kullanılabilirlik.
AgZn	1.86 1.5	460		Eşdeğer Li-ion'dan daha küçük hacim. Gümüş nedeniyle son derece pahalı. Çok yüksek enerji yoğunluğu. Çok yüksek boşaltım kapasitesine sahiptir. Yüksek gümüş fiyatları nedeniyle uzun yıllar boyunca modası geçmiş olarak kabul edildi. Kullanılmadığı takdirde hücre oksidasyona uğrar. Reaksiyonlar tam olarak anlaşılamamıştır. Terminal voltajı çok kararlıdır ancak %70-80 şarjda aniden 1,5 volta düşer (bunun pozitif plakada hem argentöz hem de argentik oksit bulunmasından kaynaklandığına inanılmaktadır; önce biri tüketilir). Birincil batarya yerine kullanılmıştır (moon buggy). Li-ion'un yerine kullanılmak üzere yeniden geliştirilmektedir.
LiFePO₄	3.3 3.0	360	790	Lityum-Demir-Fosfat kimyası.
Lityum iyonu	3.6	460		Çok pahalı. Çok yüksek enerji yoğunluğu. Genellikle "yaygın" pil boyutlarında mevcut değildir. Lityum polimer pil dizüstü bilgisayarlarda, dijital kameralarda, video kameralarda ve cep telefonlarında yaygındır. Çok düşük kendi kendine deşarj oranı. Terminal voltajı deşarj sırasında 4,2 ila 3,0 volt arasında değişir. Uçucu: Kısa devre yapması, aşırı ısınmasına izin verilmesi veya titiz kalite standartlarına göre üretilmemesi durumunda patlama olasılığı.

Performans, kapasite ve deşarj

Akü voltajını kontrol etmek için bir cihaz ⓘ

Bir akünün özellikleri, iç kimyası, akım boşalması ve sıcaklık gibi birçok faktöre bağlı olarak yük döngüsü, şarj döngüsü ve kullanım ömrü boyunca değişebilir. Düşük sıcaklıklarda bir akü çok fazla güç sağlayamaz. Bu nedenle, soğuk iklimlerde bazı araç sahipleri, araç aküsünü sıcak tutan küçük elektrikli ısıtma pedleri olan akü ısıtıcıları takarlar. ⓘ

Bir akünün kapasitesi, nominal voltajda sağlayabileceği elektrik yükü miktarıdır. Hücrede ne kadar çok elektrot malzemesi varsa kapasitesi de o kadar yüksek olur. Küçük bir hücre, aynı açık devre voltajını üretmelerine rağmen, aynı kimyaya sahip daha büyük bir hücreden daha az kapasiteye sahiptir. Kapasite, amp-saat (A-h) gibi birimlerle ölçülür. Bir akünün nominal kapasitesi genellikle 20 saat ile yeni bir akünün 68 °F (20 °C) sıcaklıkta 20 saat boyunca hücre başına belirli bir terminal voltajının üzerinde kalarak sürekli olarak sağlayabileceği akımın çarpımı olarak ifade edilir. Örneğin, 100 A-h değerindeki bir akü, oda sıcaklığında 20 saatlik bir süre boyunca 5 A sağlayabilir. Bir akünün depolanan şarjın ne kadarını verebileceği akü kimyası, şarjın verilme hızı (akım), gerekli terminal voltajı, depolama süresi, ortam sıcaklığı ve diğer faktörler dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. ⓘ

Deşarj oranı ne kadar yüksek olursa kapasite o kadar düşük olur. Bir kurşun asit akü için akım, deşarj süresi ve kapasite arasındaki ilişki (tipik bir akım değerleri aralığında) Peukert yasası ile yaklaşık olarak hesaplanır:

t={\frac {Q_{P}}{I^{k}}}

ⓘ

burada ⓘ

Q_{P}

1 amp hızında deşarj edildiğinde kapasitedir.

I

aküden çekilen akımdır (A).

t

bir akünün dayanabileceği süre (saat cinsinden).

k

1,3 civarında bir sabittir. ⓘ

Uzun süre depolanan veya kapasitenin küçük bir kısmında deşarj edilen aküler, akım üretmeden yük taşıyıcılarını tüketen genellikle tersinmez yan reaksiyonların varlığı nedeniyle kapasite kaybeder. Bu olgu dahili kendi kendine deşarj olarak bilinir. Ayrıca, piller yeniden şarj edildiğinde, ilave yan reaksiyonlar meydana gelebilir ve sonraki deşarjlar için kapasiteyi azaltır. Yeterli sayıda şarjdan sonra, esasen tüm kapasite kaybolur ve batarya güç üretmeyi durdurur. İç enerji kayıpları ve iyonların elektrolitten geçiş hızındaki sınırlamalar akü verimliliğinin değişmesine neden olur. Minimum bir eşiğin üzerinde, düşük bir hızda deşarj etmek, daha yüksek bir hızda deşarj etmekten daha fazla akü kapasitesi sağlar. Farklı A-h değerlerine sahip akülerin takılması, yük sınırları aşılmadığı sürece belirli bir voltaj için derecelendirilen cihazın çalışmasını etkilemez (çalışma aralığını etkileyebilir). Alkalin pillerde olduğu gibi, dijital kameralar gibi yüksek deşarjlı yükler toplam kapasiteyi azaltabilir. Örneğin, 10 veya 20 saatlik bir deşarj için 2 A-h olarak derecelendirilmiş bir pil, belirtilen kapasitesinin ima ettiği gibi tam iki saat boyunca 1 A'lik bir akımı sürdürmeyecektir. ⓘ

C oranı, bir pilin şarj veya deşarj edilme hızının bir ölçüsüdür. Aküden geçen akımın, akünün nominal nominal kapasitesini bir saat içinde sağlayacağı teorik akım çekişine bölünmesi olarak tanımlanır. Birimleri h-1'dir. İç direnç kaybı ve hücrelerin içindeki kimyasal süreçler nedeniyle, bir akü nadiren sadece bir saat içinde nominal kapasitesini sağlar. Tipik olarak, maksimum kapasite düşük bir C hızında bulunur ve daha yüksek bir C hızında şarj veya deşarj etmek bir akünün kullanılabilir ömrünü ve kapasitesini azaltır. Üreticiler genellikle kapasiteye karşı C oranı eğrilerini gösteren grafikler içeren veri sayfaları yayınlar. C oranı aynı zamanda bir akünün bir devrede güvenli bir şekilde verebileceği maksimum akımı belirtmek için akülerde bir derecelendirme olarak kullanılır. Şarj edilebilir piller için standartlar genellikle kapasiteyi ve şarj döngülerini 4 saatlik (0,25C), 8 saatlik (0,125C) veya daha uzun deşarj süresi üzerinden değerlendirir. Bilgisayar kesintisiz güç kaynağı gibi özel amaçlar için tasarlanan tipler, üreticiler tarafından bir saatten (1C) çok daha kısa deşarj süreleri için derecelendirilebilir, ancak sınırlı döngü ömründen muzdarip olabilir. ⓘ

2012 itibariyle, lityum demir fosfat (LiFePO
₄) pil teknolojisi en hızlı şarj/deşarj olanıydı, 10-20 saniye içinde tamamen boşalıyordu. ⓘ

Ömür

Bir analog video kamera [lityum iyon] pili ⓘ

Pil ömrünün (ve eşanlamlısı olan pil ömrünün) şarj edilebilir piller için iki, şarj edilemeyen piller için ise yalnızca bir anlamı vardır. Şarj edilebilir piller için, bir cihazın tam şarjlı bir pille çalışabileceği süre ya da hücreler tatmin edici bir şekilde çalışmadan önce mümkün olan şarj/deşarj döngüsü sayısı anlamına gelebilir. Şarj edilemeyen bir cihaz için bu iki ömür eşittir çünkü hücreler tanım gereği yalnızca bir döngü boyunca dayanır. (Raf ömrü terimi, bir pilin üretim ve kullanım arasında performansını ne kadar süre koruyacağını tanımlamak için kullanılır). Tüm pillerin kullanılabilir kapasitesi azalan sıcaklıkla birlikte düşer. Günümüz pillerinin çoğunun aksine, 1812'de icat edilen Zamboni kazığı, yalnızca nanoamper aralığında akım sağlamasına rağmen, yenileme veya yeniden şarj olmadan çok uzun bir hizmet ömrü sunar. Oxford Electric Bell, 1840'tan beri Zamboni pilleri olduğu düşünülen orijinal pil çifti ile neredeyse sürekli olarak çalmaktadır. ⓘ

Tek kullanımlık piller oda sıcaklığında (20-30 °C) saklandıklarında tipik olarak yılda orijinal şarjlarının yüzde 8 ila 20'sini kaybederler. Bu "kendi kendine deşarj" oranı olarak bilinir ve hiçbir yük uygulanmadığında bile hücre içinde meydana gelen akım üretmeyen "yan" kimyasal reaksiyonlardan kaynaklanır. Yan reaksiyonların oranı daha düşük sıcaklıklarda saklanan piller için azalır, ancak bazıları donma nedeniyle zarar görebilir. Eski şarj edilebilir piller, tek kullanımlık alkalin pillerden, özellikle nikel bazlı pillerden daha hızlı deşarj olur; yeni şarj edilmiş bir nikel kadmiyum (NiCd) pil ilk 24 saat içinde şarjının %10'unu kaybeder ve daha sonra ayda yaklaşık %10 oranında deşarj olur. Bununla birlikte, yeni düşük kendi kendine deşarj nikel metal hidrit (NiMH) piller ve modern lityum tasarımlar daha düşük bir kendi kendine deşarj oranı sergiler (ancak yine de birincil pillerden daha yüksektir). ⓘ

Akü plakalarındaki aktif malzeme her şarj ve deşarj döngüsünde kimyasal bileşimi değiştirir; fiziksel hacim değişiklikleri nedeniyle aktif malzeme kaybolabilir ve bu da akünün yeniden şarj edilme sayısını daha da sınırlandırır. Nikel bazlı pillerin çoğu satın alındıklarında kısmen boşalmış durumdadır ve ilk kullanımdan önce şarj edilmeleri gerekir. Daha yeni NiMH piller satın alındıklarında kullanıma hazırdır ve bir yılda yalnızca %15 oranında deşarj olurlar. ⓘ

Her şarj-deşarj döngüsünde bir miktar bozulma meydana gelir. Bozulma genellikle elektrolitin elektrotlardan uzaklaşması veya aktif malzemenin elektrotlardan ayrılması nedeniyle meydana gelir. Düşük kapasiteli NiMH piller (1.700-2.000 mA-h) yaklaşık 1.000 kez şarj edilebilirken, yüksek kapasiteli NiMH piller (2.500 mA-h üzeri) yaklaşık 500 döngü dayanır. NiCd piller, iç dirençleri kalıcı olarak kullanılabilir değerlerin ötesine geçmeden önce 1.000 döngü için derecelendirilme eğilimindedir. Hızlı şarj, bileşen değişimlerini artırarak akü ömrünü kısaltır. Eğer bir şarj cihazı akünün tam olarak şarj olduğunu algılayamazsa, aşırı şarj aküye zarar verebilir. ⓘ

NiCd hücreleri, belirli bir tekrarlı şekilde kullanılırsa, "hafıza etkisi" adı verilen bir kapasite düşüşü gösterebilir. Bu etki basit uygulamalarla önlenebilir. NiMH hücreleri, kimyasal olarak benzer olmalarına rağmen, hafıza etkisinden daha az muzdariptir. ⓘ

Otomotiv kurşun-asit şarj edilebilir aküleri titreşim, şok ve sıcaklık aralığı nedeniyle strese dayanmak zorundadır. Bu stresler ve kurşun plakalarının sülfatlaşması nedeniyle, çok az otomotiv aküsü düzenli kullanımda altı yıldan fazla dayanır. Otomotiv marş (SLI: Marş, Aydınlatma, Ateşleme) aküleri, akımı en üst düzeye çıkarmak için çok sayıda ince plakaya sahiptir. Genel olarak, plakalar ne kadar kalın olursa ömür de o kadar uzun olur. Yeniden şarj edilmeden önce genellikle çok az deşarj edilirler. Elektrikli golf arabalarında kullanılanlar gibi "derin döngülü" kurşun-asit aküler, uzun ömürlülüğü uzatmak için çok daha kalın plakalara sahiptir. Kurşun-asit akünün ana avantajı düşük maliyetidir; ana dezavantajları ise belirli bir kapasite ve voltaj için büyük boyut ve ağırlıktır. Kurşun-asit aküler asla kapasitelerinin %20'sinin altına boşaltılmamalıdır, çünkü iç direnç yeniden şarj edildiklerinde ısıya ve hasara neden olacaktır. Derin döngülü kurşun-asit sistemler, akünün ömrünü kısaltacak hasar türünü önlemek için genellikle bir düşük şarj uyarı ışığı veya düşük şarj güç kesme anahtarı kullanır. ⓘ

Akülerin ömrü, yan reaksiyonları yavaşlatan buzdolabı veya dondurucu gibi düşük sıcaklıklarda saklanmasıyla uzatılabilir. Bu tür bir depolama alkalin pillerin ömrünü yaklaşık %5 oranında uzatabilir; şarj edilebilir piller türüne bağlı olarak şarjlarını çok daha uzun süre koruyabilir. Maksimum voltajlarına ulaşmak için piller oda sıcaklığına getirilmelidir; bir alkalin pili 0 °C'de 250 mA'de boşaltmak, 20 °C'dekinin yalnızca yarısı kadar verimlidir. Duracell gibi alkalin pil üreticileri pillerin soğutulmasını tavsiye etmemektedir. ⓘ

Tehlikeler

Patlama sonrası akü ⓘ

Akü patlamasına genellikle birincil (şarj edilemeyen) bir akünün şarj edilmeye çalışılması veya kısa devre gibi yanlış kullanım veya arıza neden olur. ⓘ

Bir akü aşırı oranda şarj edildiğinde, hidrojen ve oksijenden oluşan patlayıcı bir gaz karışımı, akünün içinden (örneğin dahili bir havalandırma deliğinden) kaçabileceğinden daha hızlı bir şekilde üretilebilir, bu da basınç oluşumuna ve akü kutusunun patlamasına neden olabilir. Aşırı durumlarda, akü kimyasalları kasadan şiddetli bir şekilde püskürebilir ve yaralanmalara neden olabilir. Soruna ilişkin bir uzman özeti, bu türün "lityum iyonlarını anot ve katot arasında taşımak için sıvı elektrolitler kullandığını belirtmektedir. Bir akü hücresi çok hızlı şarj edilirse, kısa devreye neden olarak patlamalara ve yangınlara yol açabilir". Araba akülerinin patlaması en çok kısa devre çok büyük akımlar ürettiğinde muhtemeldir. Bu tür aküler aşırı şarj edildiklerinde (elektrolitteki suyun elektrolizi nedeniyle) çok patlayıcı olan hidrojen üretirler. Normal kullanım sırasında aşırı şarj miktarı genellikle çok azdır ve çok az hidrojen üretir, bu da hızla dağılır. Ancak, bir arabayı "takviye ile çalıştırırken", yüksek akım büyük miktarlarda hidrojenin hızla açığa çıkmasına neden olabilir ve bu hidrojen, örneğin bir takviye kablosunun bağlantısını keserken yakındaki bir kıvılcım tarafından patlayıcı bir şekilde tutuşturulabilir. ⓘ

Aşırı şarj (bir akünün elektrik kapasitesinin üzerinde şarj edilmeye çalışılması) da sızıntıya veya geri dönüşü olmayan hasara ek olarak akü patlamasına yol açabilir. Ayrıca, aşırı şarj edilmiş akünün daha sonra kullanıldığı şarj cihazında veya cihazda da hasara neden olabilir. ⓘ

Bir pilin yakılarak imha edilmesi, kapalı kutu içinde buhar oluşması nedeniyle patlamaya neden olabilir. ⓘ

Sızıntı hasarlı alkalin pil ⓘ

Birçok akü kimyasalı aşındırıcı, zehirli veya her ikisidir. Kendiliğinden ya da kaza sonucu sızıntı meydana gelirse, açığa çıkan kimyasallar tehlikeli olabilir. Örneğin, tek kullanımlık piller genellikle hem reaktif olarak hem de diğer reaktifleri tutmak için bir kap olarak bir çinko "kutu" kullanır. Bu tür bir pil aşırı deşarj edilirse, reaktifler kabın geri kalanını oluşturan karton ve plastikten dışarı çıkabilir. Aktif kimyasal sızıntı daha sonra pillerin güç verdiği ekipmana zarar verebilir veya devre dışı bırakabilir. Bu nedenle birçok elektronik cihaz üreticisi, uzun süre kullanılmayacak cihazların pillerinin çıkarılmasını tavsiye etmektedir. ⓘ

Birçok pil türünde elektrot veya elektrolit olarak kurşun, cıva ve kadmiyum gibi zehirli maddeler kullanılır. Her pil ömrünü tamamladığında, çevreye zarar vermesini önlemek için imha edilmelidir. Piller elektronik atıkların (e-atık) bir türüdür. E-atık geri dönüşüm hizmetleri, daha sonra yeni piller için kullanılabilecek toksik maddeleri geri kazanmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl satın alınan yaklaşık üç milyar pilin yaklaşık 179.000 tonu ülke genelindeki çöplüklerde son bulmaktadır. ⓘ

Piller yutulduğunda zararlı veya ölümcül olabilir. Küçük düğme hücreler özellikle küçük çocuklar tarafından yutulabilir. Sindirim sistemindeyken, pilin elektrik boşalması doku hasarına yol açabilir; bu hasar bazen ciddidir ve ölüme yol açabilir. Yutulan disk piller gastrointestinal kanalda sıkışmadıkları sürece genellikle sorun yaratmazlar. Disk pillerin en sık takıldığı yer yemek borusudur ve klinik sekellere neden olur. Özofagusu başarıyla geçen pillerin başka bir yere saplanma olasılığı düşüktür. Bir disk pilin özofagusta yerleşme olasılığı hastanın yaşı ve pil boyutunun bir fonksiyonudur. 16 mm'lik disk piller 1 yaşından küçük 2 çocuğun yemek borusuna saplanmıştır. Daha büyük çocuklarda 21-23 mm'den küçük pillerle sorun yaşanmaz. Pilin ürettiği akımla (genellikle anotta) sodyum hidroksit oluştuğu için sıvılaşma nekrozu meydana gelebilir. Yutulduktan 6 saat gibi kısa bir süre sonra perforasyon meydana gelmiştir. ⓘ

Mevzuat ve düzenleme

Elektrikli pillerle ilgili mevzuat, güvenli bertaraf ve geri dönüşüm gibi konuları içermektedir. ⓘ

Amerika Birleşik Devletleri'nde 1996 tarihli Cıva İçeren ve Şarj Edilebilir Pil Yönetimi Yasası cıva içeren pillerin satışını yasaklamış, şarj edilebilir piller için tek tip etiketleme gereklilikleri getirmiş ve şarj edilebilir pillerin kolayca çıkarılabilir olmasını şart koşmuştur. Kaliforniya ve New York, şarj edilebilir pillerin katı atıklara atılmasını yasaklamıştır. Şarj edilebilir pil endüstrisi, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da yerel perakendecilerde bırakma noktaları bulunan ülke çapında geri dönüşüm programları yürütmektedir. ⓘ

Avrupa Birliği Pil Direktifi, pillerin geri dönüşümünün artırılmasını ve pil geri dönüşüm yöntemlerinin geliştirilmesine yönelik araştırmaların teşvik edilmesini gerektirmenin yanı sıra benzer gerekliliklere sahiptir. Bu direktif uyarınca AB içinde satılacak tüm pillerin üzerinde "toplama sembolü" (üzeri çizilmiş tekerlekli çöp kutusu) bulunmalıdır. Bu işaret prizmatik pillerin yüzeyinin en az %3'ünü, silindirik pillerin yüzeyinin ise %1,5'ini kaplamalıdır. Tüm ambalajlar da aynı şekilde işaretlenmelidir. ⓘ

Bildirilen kazalar ve arızalar, bazen ateşleme veya patlama, lityum-iyon pil kullanan cihazların geri çağrılması son yıllarda daha yaygın hale gelmiştir. ⓘ

Meyveden pil üretimi

Limondan ya da asit içerikli başka meyvelerden basit piller yapmak mümkündür. Bu tip pillere, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmeleri nedeniyle “voltaik piller” adı veriliyor. Piller, asidik bir çözelti içerisine iki farklı metalin yerleştirilmesi mantığıyla yapılır. Buna göre, limona örneğin çinkoyla kaplanmış bir çivi ve bakır bir madeni para batırıldığında, limon suyu gerekli asit çözeltisini oluşturur ve elektrik üretebilir. Ancak elde edilen elektrik akımı oldukça zayıf olup, LED’de hafif bir ışıma sağlamaya yetecek kadardır. ⓘ

Tehlikeleri

250 yıllık gelişiminden beri piller en pahalı enerji kaynakları arasında yer almaktadır, ayrıca bünyesinde çok pahalı ürünler hatta bazen cıva, kurşun, nikel gibi riskli kimyasallar bulundurmaktadır. Bu yüzden günümüzde kimyasal madde içeriği olduğu için insan metobolizmasını etkilemekte ölümcül sebeplere neden olmaktadır. Piller yutulduğunda tehlikeli ve ölümcül olabilirler. Artık çoğu bölgelerde kullanılmış pillerdeki toksit maddelerin geri kazanımı için geri dönüşüm düzenleri kurulmuştur. ⓘ

Çevreye atılan atık piller çevre kirliliğine sebep olduğu gibi güneş ısısının etkisiyle patlama sonucu içindeki kimyasal maddelerin dışarı çıkması ile insan ve çevre sağlığı için risk taşımaktadır. ⓘ

Pil ve batarya ile çalışan elektronik aletlerin ve özellikle elektrikli taşıtların enerji kaynakları da alışılmadık yeni tehlikeleri getirir. Piller üretim veya kullanımda zedelenip riskli hale gelebilir, doldururken veya kullanırken aniden yanabilir, enerji yoğunluğu yüzünden bu yanma patlama hızıyla ve söndürülemez şekilde gelişebilir, cepteyken yanma vücutta yanıklara ve elektrik çapmasına sebep olabilir, kapalı mekanda doldurulurken yanan küçük bir pil, mekanı kullanılamaz hale getirebilir, çarpışmış taşıtta kazazedeler için ezilme, sıkışma, kırık, kesik, patlama ve yanma tehlikelerinin yanı sıra elektrik çapması tehlikesi de söz konusu olabilir. ⓘ

Rohs Belgesi

Özellikle pil, batarya üretimi ve ithalatında bazı zararlı maddelerin kullanımının sınırlandırılması amacıyla pil ve batarya atıklarının çevreyle uyumlu olduğunu gösteren belge. Bu belgeye sahip olmadan hiçbir ithalatçı ya da üretici imalat ve ithalat yapamaz. Rohs Belgesi ile batarya ve pillerde aşağıda yazılı maddeler test ile aranır. Bunlar; Kurşun (Pb) Cıva (Hg) Kadmiyum (Cd) Hexavalent krom (VI) (Cr (VI) Certain brominated flame retardants (BFR’s) Polybrominated biphenyls (PBB’s) Polybrominated diphenyl ethers (PBDE’s) Bu testler akredite laboraturlar tarafından yapılır. ⓘ