Công nghệ pin Silicon-Carbon đang xuất hiện nhiều hơn trên các mẫu smartphone đến từ nhiều thương hiệu khác nhau (Xiaomi, OPPO, vivo, HUAWEI, HONOR,…). Một trong những ưu điểm lớn của pin Silicon-Carbon chính là khả năng lưu trữ nhiều điện tích hơn mà kích thước pin không đổi (thậm chí còn thu nhỏ hơn) so với pin Lithium-ion.
Pin Silicon-Carbon là một loại pin Lithium-ion sử dụng cực dương làm từ Silicon-Carbon thay vì cực dương than chì thông thường (ảnh minh họa). Nguồn: YugaTech.
Kênh YouTube Yuga Tech cũng điểm qua một số mốc thời gian phát triển đáng chú ý của pin Silicon-Carbon như sau:
Công nghệ pin Silicon-Carbon là gì?
Dựa trên những thông tin mình tìm hiểu từ kênh YouTube công nghệ Yuga Tech, trang tin Tech With Muchiri và TBS News, công nghệ pin Silicon-Carbon (hoặc Si/C, Silicon Anode) là một biến thể của pin Lithium-ion sử dụng cực dương làm từ Silicon-Carbon thay vì cực dương than chì/graphite thông thường. Thiết kế này cho phép mật độ năng lượng của pin cao hơn vì silicon có thể lưu trữ nhiều ion Lithium hơn so với Graphite.
Pin Silicon-Carbon là một loại pin Lithium-ion sử dụng cực dương làm từ Silicon-Carbon thay vì cực dương than chì thông thường (ảnh minh họa). Nguồn: YugaTech.
Kênh YouTube Yuga Tech cũng điểm qua một số mốc thời gian phát triển đáng chú ý của pin Silicon-Carbon như sau:
1. Năm 2002 và 2014: Việc thay thế vật liệu cực dương bằng Silicon-Carbon được nghiên cứu và báo cáo vào năm 2002 bởi nhà khoa học người Nhật Masaki Yoshio. Năm 2014, Amprius (công ty chuyên nghiên cứu về công nghệ pin đến từ Hoa Kỳ) đã thử nghiệm việc sản xuất loại pin sử dụng điện cực composite gồm dây nano Silicon và Graphite. Công ty tuyên bố đã bán được hàng trăm nghìn viên pin này vào cùng năm.
Việc thay thế vật liệu cực dương bằng Silicon-carbon được nghiên cứu từ năm 2002. Nguồn: Yuga Tech.
2. Năm 2015 và 2020: Vào năm 2015, ông Elon Musk (CEO Tesla) tuyên bố rằng vật liệu Silicon trong pin của xe điện Model S đã giúp tăng phạm vi di chuyển của xe lên 6%. Đến ngày 22/9/2020, Tesla tiết lộ kế hoạch tăng mật độ Silicon trong các cực dương của pin trong tương lai.
3. Năm 2016: Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford giới thiệu một phương pháp bọc các hạt Silicon siêu nhỏ trong một lớp graphene, giúp cố định các hạt bị vỡ và tạo thành một lớp điện phân rắn ổn định, đạt mức mật độ năng lượng 3.300 mAh/g.
Pin Silicon-Carbon bắt đầu đạt được nhiều thành tựu trong việc nâng cao mật độ năng lượng cao hơn ~20 - 40% so với pin Lithium-ion. Nguồn: Yuga Tech.
4. Năm 2018 và 2021: Tính đến năm 2018, nhiều công ty khởi nghiệp như Sila Nanotechnologies, Global Graphene Group, Enovix, Enevate, Group14 Technologies và Paraclete Energy đã phát triển sản phẩm pin Silicon-Carbon và đang trong quá trình thử nghiệm với các nhà sản xuất pin, công ty ô tô và thiết bị điện tử tiêu dùng. Đến năm 2021, Enovix trở thành công ty đầu tiên cung cấp pin có cực dương Silicon hoàn chỉnh cho khách hàng.
Theo chia sẻ từ kênh YouTube công nghệ Yuga Tech, pin Silicon-Carbon được trang bị rộng rãi trên điện smartphone kể từ năm 2023. Nguồn: Yuga Tech.
Quảng cáo
5. Năm 2022: Vào tháng 5/2022, Porsche AG công bố kế hoạch sản xuất pin Silicon-Carbon (dựa trên công nghệ từ Group14 Technologies) để cung cấp năng lượng cho các mẫu xe điện mới. Đến tháng 1/2024, Group14 Technologies thông báo việc hợp tác cùng Amperex Technology Limited đã giúp họ cung cấp pin Silicon-Carbon cho hơn 1 triệu mẫu smartphone HONOR tại thị trường nội địa Trung.
Ưu và nhược điểm của pin Silicon-Carbon
Ưu điểmTheo trang Tech With Muchiri, ưu điểm nổi bật của pin Silicon-Carbon là mật độ năng lượng cao hơn pin Lithium-ion do chất liệu silicon có khả năng lưu trữ nhiều ion Lithium hơn so với than chì. Nhờ đó, pin Silicon-Carbon có thể chứa nhiều điện tích hơn Lithium-ion dù cả hai có cùng kích thước. Về mặt lý thuyết, nếu pin Lithium-ion thông thường có dung lượng lưu trữ khoảng 372 mAh/g thì pin Silicon-Carbon có thể đạt tới 470 mAh/g.
Ưu điểm nổi bật của pin Silicon-Carbon là mật độ năng lượng cao hơn so với pin Lithium-ion. Nguồn: GadgetByte Nepal.
Ưu điểm này không chỉ giúp các nhà sản xuất nâng cao dung lượng pin mà còn giúp các smartphone vẫn giữ được thiết kế mỏng nhẹ. HONOR Magic 5 Pro là chiếc smartphone đầu tiên ra mắt với công nghệ pin Silicon-Carbon. Theo chia sẻ từ trang GSMArena, phiên bản nội địa của thiết bị sử dụng pin silicon-carbon dung lượng 5.450 mAh, trong khi phiên bản toàn cầu vẫn dùng pin Lithium-ion 5.100 mAh dù hai phiên bản có cùng kích thước.
Quảng cáo
Bên cạnh HONOR, các hãng như OPPO, OnePlus, Xiaomi và vivo cũng áp dụng công nghệ pin Silicon-Carbon cho các sản phẩm của họ. Ví dụ, flagship OPPO Find X8 Pro sở hữu viên pin 5.910 mAh, tăng ~20% dung lượng so với pin 5.000 mAh trên OPPO Find X7 Ultra và sản phẩm vẫn giữ được thiết kế mỏng hơn (cụ thể là 8.24 mm VS 9.5 mm).
HONOR Magic 5 Pro là chiếc điện thoại thông minh đầu tiên ra mắt với công nghệ pin Silicon-Carbon. Nguồn: HONOR.
Bên cạnh đó, trang Trusted Reviews cho biết việc các nhà sản xuất smartphone sử dụng công nghệ pin Silicon-Carbon sẽ thân thiện với môi trường hơn so với chất liệu Lithium, coban và niken trên pin Lithium-ion. Những vật liệu này không thể tái tạo và gây tác động tiêu cực lớn đến môi trường, khiến chúng trở thành giải pháp ngắn hạn trong một ngành công nghiệp không ngừng phát triển.
Trong khi đó, pin Silicon-Carbon bền vững hơn bởi vì Silicon là nguồn tài nguyên dồi dào, ít ảnh hưởng đến môi trường. Ngoài ra, loại pin này còn an toàn hơn pin Lithium-ion do nguy cơ quá nhiệt thấp hơn.
Nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm, pin Silicon-Carbon vẫn tồn tại một số vấn đề cần cân nhắc. Theo trang Tech With Muchiri, pin Silicon-Carbon là công nghệ mới đang trong giai đoạn phát triển và các nhà sản xuất vẫn cần thêm thời gian để kiểm tra tính an toàn lẫn độ bền. Không những vậy, mật độ năng lượng cao của pin Silicon-Carbon cũng làm dấy lên lo ngại về nguy cơ quá nhiệt, có thể dẫn đến cháy nổ.
Pin Silicon-Carbon vẫn tồn tại một số vấn đề cần cân nhắc (ảnh minh họa). Nguồn: Croma.
Trang Tech With Muchiri chia sẻ chất liệu Silicon có thể giãn nở tới 300% trong quá trình sạc (về mặt cơ học), gây nứt vỡ vật liệu cực dương, làm suy giảm hiệu suất và tuổi thọ pin. Sự giãn nở này cũng có thể làm biến dạng cấu trúc pin, dẫn đến rò rỉ điện giải và hỏng hóc tế bào pin. Bên cạnh đó, chi phí sản xuất pin Silicon-Carbon hiện vẫn cao hơn đáng kể so với pin Lithium-ion truyền thống vì quy trình chế tạo cực dương Silicon-Carbon rất phức tạp.
Về mặt hóa học, Silicon có thể phản ứng với một số thành phần trong chất điện giải (như Fluoride) tạo thành hợp chất Silicon-Fluoride làm giảm khả năng lưu trữ Lithium, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của pin.
Chi phí sản xuất pin Silicon-Carbon hiện vẫn cao hơn đáng kể so với pin Lithium-ion truyền thống. Nguồn: AZoM.
So sánh pin Silicon-Carbon VS pin Lithium-ion
Để làm rõ hơn về những ưu/nhược điểm của công nghệ pin Silicon-Carbon và pin Lithium-ion, mình đã tham khảo bảng so sánh nhanh từ trang công nghệ Mighty Gadget như sau:
Bảng so sánh các yếu tố (mật độ năng lượng, chu kỳ sạc, mức độ an toàn, chi phí sản xuất, thời gian phát triển của công nghệ) giữa pin Silicon-Carbon và pin Lithium-ion. Nguồn: Mighty Gadget.
- Energy Density (Mật độ năng lượng): Pin Silicon-Carbon cao hơn pin Lithium-ion: ~12.8%.
- Charge Cycles (Chu kỳ sạc): Pin Silicon-Carbon tương đương pin Lithium-ion: ~500 - 1.000 chu kỳ.
- Safety (Mức Độ an toàn): Pin Lithium-ion tốt hơn pin Silicon-Carbon.
- Cost (Chi phí sản xuất): Pin Lithium-ion tốt hơn pin Silicon-Carbon (chi phí thấp hơn là tốt hơn).
- Maturity (Thời gian phát triển của công nghệ): Pin Lithium-ion thời gian phát triển dài hơn pin Silicon-Carbon.
Tại sự kiện MWC 2023, HONOR chia sẻ công nghệ pin Silicon-Carbon trong sản phẩm của họ có mật độ năng lượng cao hơn 12.8% so với pin Lithium-ion truyền thống. Nguồn: HONOR.
Thời lượng sử dụng thực tế của pin Silicon-Carbon
Ở thời điểm hiện tại, nhiều thương hiệu smartphone đã sử dụng pin Silicon-Carbon cho các sản phẩm của họ chẳng hạn như: HONOR Magic6 Pro, OnePlus 13, vivo iQOO 13, vivo X200 Series, Xiaomi 15 Series,… Để cung cấp thông tin về thời lượng pin thực tế của công nghệ pin Silicon-Carbon, mình đã tham khảo bài đánh giá pin HONOR X9c và HONOR Magic6 Pro từ trang DXOMark.
HONOR X9c (hay có tên gọi khác là HONOR Magic7 Lite) và đang là những mẫu smartphone có thời lượng pin thuộc TOP 5 trong bảng bảng xếp hạng từ DxOMark. Nguồn: DxOMark.
HONOR X9c
Theo trang DXOMark, HONOR X9c với viên pin 6.600 mAh có thể hoạt động:
- 128 giờ trong bài kiểm tra với mức sử dụng vừa phải (2 giờ 30 phút/ngày).
- 89 giờ với mức sử dụng trung bình (4 giờ/ngày).
- 55 giờ với mức sử dụng nặng (7 giờ/ngày).
HONOR X9c cho thời lượng sử dụng lên đến gần 4 ngày với các tác vụ cơ bản trong bài test của DXOMark. Nguồn: DXOMark.
Trong bài kiểm tra mô phỏng các tác vụ hằng ngày như nghe gọi, phát video,… và để máy ở chế độ chờ 8 tiếng (tương đương thời gian ngủ của người dùng), HONOR X9c có thể hoạt động lên đến 92 giờ.
Theo đánh giá từ DxOMark, thiết bị thể hiện rất tốt trong các bài đánh giá pin và sản phẩm phù hợp với những người thường xuyên di chuyển cũng như sử dụng điện thoại liên tục.
HONOR X9c có thể hoạt động lên đến 92 giờ với bài test mô phỏng các tác vụ hằng ngày. Nguồn: DXOMark.
Bên cạnh thời lượng pin, HONOR X9c còn có tốc độ sạc rất nhanh. Cụ thể, trang DxoMark chỉ mất 42 phút để sạc từ 0 đến 80% và 1 giờ 10 phút để sạc đầy 100% pin.
Bảng kết quả đo tốc độ sạc pin của HONOR X9c. Nguồn: DXOMark.
HONOR Magic6 Pro
Trong bài đánh giá pin HONOR Magic6 Pro (5.600 mAh) từ DxOMark, thiết bị có thể sử dụng được:
- 113 giờ trong bài kiểm tra với mức sử dụng vừa phải (2 giờ 30 phút/ngày).
- 81 giờ với mức sử dụng trung bình (4 giờ/ngày).
- 51 giờ với mức sử dụng nặng (7 giờ/ngày).
HONOR Magic6 Pro có thể sử dụng được 113 giờ trong bài kiểm tra với mức sử dụng vừa phải. Nguồn: DXOMark.
Trong bài kiểm tra mô phỏng các tác vụ hằng ngày như nghe gọi, phát video,… và để máy ở chế độ chờ 8 tiếng (tương đương thời gian ngủ của người dùng), HONOR Magic6 Pro có thể hoạt động lên đến 86 giờ.
HONOR Magic6 Pro có thể hoạt động lên đến 86 giờ với các tác vụ hằng ngày. Nguồn: DXOMark.
Một vài nhận định
Thật sự rất khó để mình có thể đánh giá toàn diện về pin Silicon-Carbon bởi đây là công nghệ pin vẫn còn mới. Bên cạnh đó, mình cũng cần nhiều thời gian để quan sát và trải nghiệm thực tế sản phẩm với pin Silicon-Carbon.Mặc dù vậy, dựa trên những thông tin mà mình tìm hiểu được và theo quan điểm cá nhân, pin Silicon-Carbon vẫn là một công nghệ đầy tiềm năng và hứa hẹn mang đến nhiều đột phá so với pin Lithium-ion truyền thống. Một loại pin có kích thước nhỏ gọn dành cho smartphone kèm dung lượng cao hơn không chỉ là mong muốn từ nhiều người dùng mà còn là xu hướng tất yếu trong tương lai.
Về phía các nhà sản xuất smartphone, họ cũng cần thêm thời gian để phát triển, thử nghiệm và tối ưu công nghệ pin Silicon-Carbon. Bởi sự an toàn vốn là một trong những yếu tố rất quan trọng đối với pin trên smartphone.
Công nghệ pin Silicon-Carbon hứa hẹn một tương lai mới cho ngành sản xuất smartphone. Nguồn: The Indian Express.
Bất kỳ đổi mới nào cũng gặp không ít thách thức trong giai đoạn đầu và pin Silicon-Carbon cũng không ngoại lệ. Dù công nghệ này vẫn cần thời gian để chứng minh tính hiệu quả, mức độ an toàn cũng như tối ưu quy trình sản xuất nhưng với những ưu điểm vượt trội mà công nghệ này đang thể hiện, mình tin rằng việc các nhà sản xuất chuyển dịch sang pin Silicon-Carbon sẽ chỉ còn là vấn đề thời gian.
… Hoặc chí ít là cho đến khi 2 thương hiệu lớn (Apple và Samsung) sử dụng công nghệ pin Silicon-Carbon cho sản phẩm của họ.
Xem thêm: Vì sao Apple hay Samsung chưa dùng pin Silicon-carbon như Xiaomi, OPPO hay vivo?
Vậy các bạn đánh giá như thế nào về công nghệ pin Silicon-Carbon? Hãy thực hiện bảng vote và bình luận ở cuối bài viết để nêu lên quan điểm của bạn. Cảm ơn các bạn đã quan tâm và theo dõi.
Xem thêm:
