Pin lithium là gì? Cấu tạo, so sánh pin lithium và pin ắc quy chì

Cập nhật ngày 05/12/2023 Hương Giang

Mục lục

1. Pin lithium là gì?

1.1. Định nghĩa
1.2. Lịch sử phát triển
1.3. Nguyên lý hoạt động

2. Cấu tạo của pin lithium
3. Ứng dụng của pin lithium
4. Ưu nhược điểm của pin lithium

4.1. Ưu điểm
4.2. Nhược điểm

5. So sánh pin lithium và pin ắc quy chì
6. Những lưu ý khi sạc pin lithium

Bạn đã từng nghe qua về pin lithium nhưng vẫn chưa hiểu rõ pin lithium là gì? Nếu vậy thì hãy tham khảo ngay bài viết để tìm hiểu về cấu tạo, ưu nhược điểm, ứng dụng của pin lithium và so sánh loại pin này với pin ắc quy cực chi tiết nhé!

1. Pin lithium là gì?

1.1. Định nghĩa

Pin Li-ion hay còn gọi là pin Lithium-ion, là loại pin tái sạc phổ biến với thiết kế cho phép sử dụng lại nhiều lần. Đặc biệt, loại pin này có hai ưu điểm mạnh mẽ đó là sự tiện lợi của pin truyền thống cùng với khả năng sạc lại nhiều lần của ắc quy.
Pin Lithium-ion đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều thiết bị hằng ngày của chúng ta, từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay, đến máy ảnh, đèn pin và cả các loại phương tiện điện như xe máy điện, xe đạp điện và xe hơi điện.
Những công ty công nghệ hàng đầu đang không ngừng nghiên cứu và cải tiến công nghệ sản xuất pin Lithium-ion, với mong muốn tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của chúng. Ngoài ra, pin Lithium-ion cũng thân thiện với môi trường hơn so với các loại ắc quy truyền thống, hứa hẹn sẽ thay thế hoàn toàn các loại ắc quy đời cũ.

Pin Li-ion hay còn gọi là pin Lithium-ion

1.2. Lịch sử phát triển

Khởi nguồn vào những năm 50 của thế kỷ 20, nhưng phải đến thập kỷ 70, nhà khoa học người Anh M. Stanley Whittingham đã đặt nền móng đầu tiên cho dòng pin này bằng việc sử dụng titan (IV) sulfua và lithi để tạo ra các điện cực. Dù là bước đột phá, nhưng sản phẩm lúc bấy giờ chưa thực sự phổ biến do chi phí cao và có mùi khó chịu từ phản ứng hóa học.
Vào năm 1980, một nhà vật lý người Mỹ tên John Goodenough đã đưa ra một phiên bản cải tiến của pin Lithium, bằng cách sử dụng lithium coban oxit trong quá trình thí nghiệm. Điều này đã mở ra khả năng cho ion lithi di chuyển qua lại giữa các điện cực trong pin, tạo ra dòng điện, đánh dấu một bước tiến lớn trong ngành công nghiệp pin.

Lịch sử phát triển của pin Lithium

Không lâu sau, vào năm 1983, giáo sư Akira Yoshino từ Đại học Meijo ở Nhật Bản đã tạo ra thế hệ pin Lithium đầu tiên có khả năng sạc lại. Bằng việc sử dụng lithium cobalt oxit làm điện cực âm và polyacetylene làm điện cực dương, ông đã khắc phục được nhiều hạn chế của các phiên bản pin Lithium trước đó.
Cuối cùng, sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển, vào năm 1991, công ty Sony Energytec đã thương mại hoá pin Lithium, mở đầu cho một kỷ nguyên mới trong ngành công nghiệp sản xuất pin, mang lại những đổi mới đột phá và mang tính cách mạng cho lĩnh vực này.

Vào năm 1991, công ty Sony Energytec đã thương mại hoá pin Lithium

1.3. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý thiết kế: Các cực trong pin Lithium được tạo nên từ hợp chất có cấu trúc hình tinh thể với nhiều lớp và giữa các lớp này có các khoảng trống. Trong quá trình sạc và xả, ion lithi di chuyển và chiếm đóng những khoảng trống này, khởi xướng một chuỗi phản ứng hoá học mà từ đó cung cấp năng lượng cho các thiết bị. Quá trình này dựa trên nguyên lý di chuyển của ion lithi giữa các lớp cấu trúc của cực.
Nguyên lý sạc: Trong giai đoạn sạc, các ion lithi (các hạt mang điện tích dương) sẽ bị đẩy từ cực dương, đi qua chất điện phân và chuyển đến cực âm của pin dưới sự ảnh hưởng của áp lực điện từ nguồn sạc.
Nguyên lý xả: Khi chúng ta tiêu thụ năng lượng từ pin, ion lithi bắt đầu di chuyển theo hướng ngược lại, di chuyển từ cực âm và đi qua dung dịch điện ly để đến cực dương. Quá trình này phục vụ việc cung cấp năng lượng cho thiết bị đang sử dụng pin.

Nguyên lý hoạt động của pin Lithium

2. Cấu tạo của pin lithium

Cực âm: Là phần quan trọng chi phối sức mạnh và điện áp của pin, đồng thời cũng là nơi xuất phát của các ion Lithium.
Cực dương: Đây là nơi cho phép dòng điện lưu chuyển trong mạch ngoại vi. Khi quá trình sạc diễn ra, các ion Lithium sẽ được tích trữ tại đây.
Chất điện phân: Chức năng chính của nó là thúc đẩy sự di chuyển của các ion Lithium giữa cực âm và cực dương. Nó được tạo nên từ một hỗn hợp bao gồm muối, dung môi và một số chất phụ gia khác.
Dải phân cách: Đóng vai trò như một bức bình phong vật lý, ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp giữa cực âm và cực dương, đảm bảo sự an toàn và ổn định của pin.

Cấu tạo của pin lithium

3. Ứng dụng của pin lithium

Pin Lithium đang là lựa chọn hàng đầu để cung cấp năng lượng cho các thiết bị trong cuộc sống hàng ngày, từ những vật dụng nhỏ như nhiệt kế, khóa xe từ xa, con trỏ laser, đến những thiết bị như máy nghe nhạc MP3, máy trợ thính, máy tính, những đồ chơi điều khiển từ xa,...
Pin Lithium-Ion, đã trở thành nguồn năng lượng không thể thiếu trong đời sống hiện đại, phục vụ hàng triệu người hàng ngày. Những chiếc laptop và điện thoại di động, cũng như xe hybrid và xe điện, đều dựa vào công nghệ pin này vì những ưu điểm nổi bật như trọng lượng nhẹ, mật độ năng lượng lớn và khả năng sạc đi sạc lại dễ dàng.
Pin Li-Ion có thể thay thế hoàn hảo cho các cell kiềm truyền thống trong nhiều thiết bị khác như đồng hồ hay máy ảnh. Dù có giá thành cao hơn, nhưng lợi ích mà chúng mang lại là vô cùng lớn, như độ bền và tuổi thọ cao hơn, giúp giảm bớt cần thiết phải thay pin thường xuyên, làm cho chúng trở thành lựa chọn đáng giá.

Ứng dụng của pin lithium

4. Ưu nhược điểm của pin lithium

4.1. Ưu điểm

Trọng lượng	Nhẹ và có thiết kế nhỏ gọn hơn so với nhiều loại pin khác.
Ciclo sạc	Pin Lithium cho phép một số lượng lớn chu kỳ sạc-xả, đảm bảo từ 500 đến 10000 lần sạc.
Longevity	Tuổi thọ ấn tượng, có thể kéo dài đến 5 năm.
Mức độ năng lượng	Cung cấp một mật độ năng lượng vô cùng ấn tượng, vượt quá 500Wh/kg, thậm chí một số biến thể có thể chạm mốc 1800Wh/kg.
Khả năng sạc nhanh	Cho phép bạn sạc lại một cách nhanh chóng, mỗi khi cần thiết.
Dòng điện xả	Có khả năng xả dòng điện mạnh mẽ hơn nhiều so với các loại ắc quy thông thường.
Dòng sạc tối đa	Cho phép sạc với dòng đỉnh điểm lên đến 10C.

4.2. Nhược điểm

Giá cả khá cao: So với nhiều phương tiện lưu trữ năng lượng khác, pin Lithium thường có mức giá cao hơn.
Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ: Pin Lithium có thể trở nên không ổn định và nguy hiểm khi hoạt động ở nhiệt độ cao, đặc biệt trên 60 độ Celsius, có khả năng gây ra hỏng hóc hoặc cháy nổ.
Có hiện tượng tự xả: Điều này nghĩa là khả năng lưu trữ năng lượng của pin sẽ tự giảm dần theo thời gian, với tốc độ giảm phụ thuộc vào một số yếu tố khác nhau.

Ưu nhược điểm của pin lithium

5. So sánh pin lithium và pin ắc quy chì

Tiêu chí	Pin lithium	Pin ắc quy chì
Độ bền	4 - 5 năm	1 - 2 năm
Mật độ năng lượng nạp - xả	20Wh/kg Chịu được dòng tải lớn, chịu tải cao	32Wh/kg Chịu được dòng tải nhỏ, chịu tải kém hơn
Thời gian nạp	3 - 4 tiếng	6 - 8 tiếng
Khối lượng	3 - 4 kg	12 - 15 kg
Khả năng chống nước	Chống nước tốt	Không chống nước
Bảo hành	Thời gian bảo hành dài	Thời gian bảo hành ngắn
Khả năng chống cháy nổ	Chống cháy nổ cao	Chống cháy nổ thấp
Tác động đến môi trường	Ít ảnh hưởng	Ảnh hưởng nhiều
Mức giá	Đắt hơn	Rẻ hơn

6. Những lưu ý khi sạc pin lithium

Để đảm bảo an toàn khi sạc pin, hãy xem xét những gợi ý sau:
Nhớ chia việc sạc thành vài phần thay vì sạc một lần từ 0 đến 100%.
Tránh để pin xuống mức rất thấp trước khi sạc; hãy cố gắng duy trì một lượng năng lượng nhỏ trong pin để bảo vệ cấu trúc bên trong của nó.
Pin sẽ hoạt động hiệu quả nhất nếu được duy trì ở mức năng lượng 40-50%.
Hãy tránh sạc pin trong những điều kiện nhiệt độ cực đoan, dù là quá lạnh hay quá nóng.

Những lưu ý khi sạc pin lithium

Bài viết đã giúp bạn giải đáp thắc mắc pin lithium là gì và những thông tin cơ bản về loại pin này. Chúc bạn có được những thông tin hữu ích và hẹn gặp lại trong các bài viết tiếp theo. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ tới hotline 1900 0220 hoặc truy cập vào website didongmoi.com.vn để được giải đáp nhé!

Xem thêm:

Màn hình 120Hz là gì? Điện thoại nào trang bị màn hình 120Hz?
Điện thoại VERTU là gì? Tại sao là điện thoại đắt nhất thế giới?

Được viết bởi

Hương Giang

Biên tập viên

Chào các bạn, mình là Giang - một người trẻ với đam mê công nghệ. Đối với mình, viết bài công nghệ không đơn giản chỉ là chia sẻ mà mang lại người đọc cảm nhận đa chiều về một sản phẩm sâu hơn.