Pin Lithium được rất nhiều hãng xe sử dụng, đặc biệt là với các hãng xe điện bởi những hiệu năng mà nó mang lại vô cùng lớn. Không chỉ thế, loại pin này còn có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với pin ắc quy. Vậy cụ thể nó hoạt động theo nguyên lý nào, điều gì khiến loại pin này được săn đón đến vậy?
Giải nghĩa về pin Lithium
Pin Lithium thường được gọi với cái tên pin Li-on hay Lithium ion, Lithi-on. Bạn còn có thể bắt gặp cái tên LIB chính là viết tắt của loại pin này, nó là một dạng pin sạc với thành phần chính là ion của Lithium. Chính vì vậy, nó thường được dùng cho đồ điện như thiết bị điện thoại di động, máy chơi game, các loại máy tính, máy ảnh và nhiều lĩnh vực khác nữa.
Các doanh nghiệp sản xuất xe điện bắt đầu để ý đến loại pin này nhờ vào khả năng xả điện cũng như hiệu suất cao của nó. Các loại xe đạp điện, xe máy điện, thậm chí ô tô điện cũng dần sử dụng Lithium ion trong quá trình sản xuất. Tại Việt Nam, nhiều tập đoàn ứng dụng pin Lithium vào quân đội và các loại máy móc sử dụng pin, máy móc lưu trữ năng lượng.
Hiện nay, theo đánh giá thì loại pin này đang là công nghệ lưu trữ hàng đầu, được đánh giá cao. Nó được nhiều nhà khoa học kỳ vọng sẽ thay thế được cho ắc quy chì. Khi đó, có thể mang lại rất nhiều lợi ích cả về hiệu suất và bài toán bảo vệ môi trường. Đối với người sử dụng, pin Lithium cũng sẽ an toàn hơn rất nhiều.
Pin Lithium đã phát triển qua thời gian như thế nào?
Ngày nay, pin với Lithium đã được sử dụng vô cùng phổ biến trong ngành sản xuất, thương mại. Nhưng ít ai biết rằng để sử dụng được loại pin này, nó đã trải qua một khoảng thời gian khá dài để manh nha và đi vào thực tiễn.
Các mốc thời gian phát triển pin
Loại pin từ Lithium này đã có mặt từ năm 1970 nhưng lại không đem lại thành công. Cụ thể, vào năm ấy, nhà hóa học Anh Quốc M. Stanley Whittingham đã sử dụng Titan sulfua kết hợp cùng với kim loại Lithi để tạo nên điện cực. Ông làm việc cho Exxon, vào thời điểm đó, tuy đây là mào đầu cho sự phát triển của pin Lithium nhưng nó lại không thành hiện thực do gặp khó khăn trong vấn đề tài chính. Để có đủ Titan (IV) sulfua sẽ tốn khoảng 1.000USD.
Đến năm 1980, pin Lithium tiếp tục được đưa vào nghiên cứu bởi giáo sư vật lý John Goodenough – người Mỹ. Ông đã kết hợp Lithium coban oxit và tạo ra một dòng điện dưới dạng ion Li+. Dòng điện này có thể di chuyển qua lại giữa các điện cực và đó chính là pin Lithium.
Vào năm 1983, giáo sư Akira Yoshino tiếp tục chế tạo loại pin này và đạt được thành công vang dội. Pin của ông sẽ hoạt động được khi sạc nhờ vào nguyên lý di chuyển của các ion liti. Dù vậy, phải đến năm 1991 thì loại pin này mới chính thức được đưa vào thị trường cho mục đích thương mại.
Một số loại pin đang có
Hiện nay, pin Lithium đã phát triển đến độ tốt nhất, không chỉ có một loại mà người ta đã sản xuất ra được loại pin này với nhiều hình dáng, thậm chí nhiều “thành phần cấu tạo” khác nhau. Có các hình dạng pin như hình trụ, hình dạng túi, hình vuông và có các loại pin lithi- ion là: Lithium Cobalt Oxide, Lithium – Mangan Oxit, Lithium – Nickel Mangan Cobalt Oxide,…
Cấu tạo của pin Lithium hiện nay
Rất dễ để hiểu về cấu tạo của loại pin này, chỉ bao gồm 5 bộ phận là: cực âm, cực dương, chất điện phân, bộ phân tách và bộ thu dòng điện. Tất cả các bộ phận này đều rất dễ kiếm và có những vai trò khác nhau.
- 1 điện cực dương: Để làm nên điện cực dương, người ta sử dụng LicoO2 và LiMnO4. Nó bao gồm Oxide Coban kết hợp cùng nguyên tử Lithium, khi được kết nối với nguồn điện, các nguyên tử Lithium sẽ biến thành ion dương nhờ vào quá trình phân tách cấu trúc.
- 1 điện cực dương: cực âm pin Lithium sẽ được tạo ra từ than chì, hay còn gọi là graphene và một số loại cacbon khác. Các chất này sẽ góp phần giữ lại những ion Lithium L+.
- Chất điện phân: Người ta sử dụng một chất lỏng có chứa LiPF6 và dung môi hữu cơ để lấp đầy hai cực và màng ngăn của nó. Dung dịch này sẽ đóng vai trò truyền dẫn Li+.
- Bộ phân tách: Nó chính là màng ngăn mà người ta sử dụng để ngăn cách điện, có cấu tạo từ nhựa PE hoặc nhựa PP. Bộ phân tách được đặt giữa hai cực, có nhiều lỗ nhỏ để ion Li+ đi qua được.
Hoạt động của pin Lithium ion như thế nào?
Nhìn qua, nguyên lý hoạt động của loại pin này khá dễ hiểu, nó vận dụng sự chuyển động của các ion để tạo ra dòng điện, cung cấp điện năng cho pin và sử dụng cho những thiết bị máy móc.
Cụ thể nguyên lý pin
Pin Lithium sẽ hoạt động như một phản ứng điện hóa, trong đó các cực âm và cực dương sẽ đóng vai trò là phân tử chính cho phản ứng này. Như đã biết, pin có dung dịch điện phân, dung dịch này tạo ra môi trường cho ion liti chuyển động. Khi ion này chuyển động qua lại giữa hai cực, dòng điện sẽ được tạo ra. Nói một cách dễ hiểu thì ion Li xâm nhập vào các lớp của viên pin, khi phản ứng hóa học tạo ra cũng là lúc ion cung cấp năng lượng.
Trong quá trình sạc pin Lithium, các electron sẽ chạy từ phía điện cực dương về điện cực âm. Còn trong quá trình xả pin sẽ diễn ra ngược lại, các ion Li sẽ di chuyển từ cực âm về cực dương. Trong viên pin thông thường, cực âm sẽ là graphite còn cực dương được cấu tạo từ oxit kim loại và Li. Bên cạnh đó, môi trường của ion Li, tức là dung dịch điện ly cũng phải đảm bảo có độ dẫn ion tốt và có tính chất cách điện.
Những lưu ý khi sử dụng pin
Để sử dụng pin Lithium được hiệu quả nhất, người ta đã đưa ra một số khuyến cáo, cách sử dụng đúng chuẩn cho người dùng. Khi dùng pin khôn ngoan thì tuổi thọ của nó sẽ giữ được lâu hơn. Dưới đây là một số lưu ý cần phải để tâm khi sử dụng:
- Kéo dài tuổi thọ pin Lithium bằng cách sạc theo phần trăm. Bạn để ý nếu sạc qua đêm lâu ngày sẽ khiến pin bị chai và giảm hiệu suất. Vì vậy, người dùng chỉ nên sạc đến tầm 90% hoặc sạc lưng chừng 50% để pin khỏe hơn.
- Không nên để pin cạn, khi pin dần về 10% thì nên sạc ngay, bởi đây là lúc số điện còn lại đang tiếp tục duy trì để tế bào pin hoạt động.
- Lưu ý pin khỏe nhất sẽ nằm ở mức 40% thay vì 100%.
- Để pin giữ được lâu hơn, người dùng nên cất pin ở nơi khô ráo, tốt nhất là các hộp nhựa, không dẫn điện. Không nên để pin ngoài trời hay nơi ẩm thấp.
- Để tránh pin Lithium khỏi các vật được làm từ kim loại.
- Pin sẽ bị tụt hiệu suất nếu hoạt động trong nhiệt độ quá cao, tối đa là 60 độ C. Pin cũng sẽ không hoạt động tốt nếu nhiệt độ quá thấp. Vì vậy cần lưu trữ trong môi trường phù hợp.
Pin Lithium với ắc quy chì – Cái nào tốt hơn?
Hiện nay, pin Lithium và ắc quy chì là hai loại pin ắc quy được sử dụng nhiều nhất. Chúng có những đặc điểm khác nhau, vì vậy khi bạn cân nhắc mua cần mua đúng loại, đúng với nhu cầu của mình. Dưới đây là một số yếu tố để so sánh hai loại công nghệ này:
- Tuổi thọ: pin Lithium sẽ có tuổi thọ cao hơn với 4 – 5 năm, trong khi đó ắc quy chì chỉ có 1 năm.
- Thời gian nạp điện của Lithium nhanh hơn, từ 3 – 4 tiếng.
- Khối lượng của viên pin Lithi nhẹ, trong khoảng 3 – 4kg, ắc quy chì thì nặng hơn, thường là 10kg.
- Pin Lithi – ion cũng có khả năng chống cháy nổ cao hơn là ắc quy chì, độ an toàn cao khi nó không sử dụng chất axit.
- Độ thân thiện với môi trường: Pin Lithium an toàn với môi trường nhờ những chất có trong nó.
Phân tích độ bền của pin từ Lithium
Như đã so sánh ở trên, có thể dễ dàng thấy rằng viên pin với chất Lithium có độ bền khá cao, đi cùng với đó là nhiều ưu điểm vượt trội. Chỉ xét riêng về thời gian sử dụng cũng đã cao hơn ắc quy chì khá nhiều. Nhờ vậy mà hiệu suất hoạt động của loại pin này có thể lên đến 90%.
Tốc độ sạc pin Lithium nhanh, chịu được tải lớn. Trong thực tế, viên pin này khi sử dụng với điện áp 4,2V thì sẽ sử dụng được 300 – 500 lần. Nếu sạc pin bằng điện áp chuẩn 4,2V thì hiệu suất của nó cũng sẽ tăng lên 100%. Nếu sạc với điện áp 4V thì chu kỳ pin sẽ là 1000 – 2000 lần sử dụng. Tuy nhiên hiệu suất cũng sẽ giảm xuống còn 80%. Số Vôn càng nhỏ thì hiệu suất cũng càng thấp, chu kỳ càng cao.
Điểm mặt những loại pin dành cho xe máy điện
Pin Lithium cũng có những loại khác nhau. Khi dùng xe máy điện, hãy lựa chọn những loại pin phù hợp, tránh làm xung với cấu tạo dòng điện chạy trong xe. Trên thị trường có rất nhiều loại pin khác nhau, người mua hàng cũng nên cảnh giác.
Pin Lithium 365
Đây là sản phẩm của hãng 365, một hãng sản xuất pin tại Việt Nam. Nó có kích thước khá nhỏ nhắn với các thông số là 7 – 11,5 – 25cm. Khối lượng pin của hãng này rơi vào 3 – 3,5kg, được đánh giá là nhẹ. Pin Lithium 365 sử dụng điện thế 48V và dung lượng 12Ah. Nhiều thương hiệu như Yamaha, Giant, Aima,…đều có thể dùng được. Giá thành pin 365 hiện nay trên dưới 5 triệu đồng.
Pin Ingco
Ingco cũng là một hãng sản xuất pin Lithium ion nổi tiếng. Đây là một hãng nội địa Trung Quốc nên bạn không cần băn khoăn về độ bền của nó. Với điện thế 20V và dung lượng 40Ah, đây là loại pin được đánh giá ở mức ổn, hợp lý cho những ai có tài chính thấp với mức giá nhỉnh hơn 1 triệu đồng.
Kết luận
Ngoài ra còn có pin của Phosphate tầm 200.000 – 300.000đ, pin 365 với 72V tầm 11 triệu đồng, hay Mopo Max 110V gần 13 triệu đồng. Tùy vào nhu cầu mà bạn có thể xác định loại pin Lithium phù hợp với mình.
