Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Pin Li-ion hoạt động như thế nào, tại sao nó lại phổ biến và công nghệ nào hứa hẹn cải thiện pin?

bk9sw
14/6/2014 17:21Phản hồi: 136
Pin Li-ion hoạt động như thế nào, tại sao nó lại phổ biến và công nghệ nào hứa hẹn cải thiện pin?
Li-ion_01.png

Pin Li-ion hiện đang được sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị di động và các phương tiện vận chuyển như xe chạy điện. Tuy nhiên, chúng ta hầu như vẫn chưa hiểu rõ pin Li-ion hoạt động như thế nào và qua thời gian nó đã được cải tiến ra sao. Qua việc tìm hiểu quy trình sạc/xả của pin, các nhà khoa học hy vọng có thể cải thiện hiệu năng cho pin bằng cách sử dụng các vật liệu mới làm điện cực, chẳng hạn như Lithium-iron phosphate.

Pin Li-ion hoạt động như thế nào?


Cũng giống như các loại pin khác, pin Li-ion cũng có thành phần cơ bản là một chất điện phân đóng vai trò trung gian để các ion Lithium truyền qua lại giữa các điện cực dương và âm. Trong một thỏi pin được xả hoàn toàn năng lượng, các ion Lithium mang dấu dương (Li+) sẽ nằm tại điện cực dương bởi theo tính chất hoá học, chúng bị hút về cực dương khi không có electron mang dấu âm (e-). Nếu chúng ta cung cấp electron (tiếp điện cho pin - sạc lại), các ion sẽ tự động tách khỏi cực dương và trở về cực âm. Khi tất cả các ion đều đã bám vào cực âm và được nạp với các electron mang năng lượng cao, chúng ta gọi pin đã được sạc đầy.

Trạng thái ổn định này sẽ bị phá vỡ khi chúng ta "tạo ra một con đuờng" cho các electron hiện đang nằm tại cực âm di chuyển về cực dương của pin. Quá trình này lấy đi các electron thừ Lithium tại điện cực âm và đẩy ngược Li+ về cực dương. Chúng ta có thể sử dụng dòng electron từ cực âm sang cực dương này để vận hành mọi thứ từ máy điều hoà nhịp tim đến xe chạy điện. Hoạt động của pin Li-ion sau cùng chính là sự di chuyển tới/lui giữa 2 cực của các ion Li+.


Tại sao pin Li-ion lại chai?


Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sự di chuyển của ion cũng khiến cho pin Li-ion chết từ từ. Một nghiên cứu do phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven thực hiện hồi cuối tháng 5 cho thấy vật liệu làm cực âm và cực dương trong pin ngày nay là nguyên nhân gây thoái hoá pin. Họ đã tiến hành quan sát những thay đổi trong một cực dương bằng Nickel oxide khi được sạc và xả liên tục. Kết quả là các ion Li+ khi di chuyển giữa 2 cực sẽ dần đần bị kẹt lại bên trong các kênh truyền dẫn do phản ứng với Nickel oxide và tạo ra các tinh thể nhỏ (một dạng muối). Các tinh thể này làm thay đổi cấu trúc của pin và khiến cho các ion khác di chuyển thiếu hiệu quả, do đó làm giảm dung lượng pin. Vậy là lý do sau cùng dẫn đến chai pin là vật liệu chế tạo 2 cực chưa hoàn hảo. Cho dù được chế tạo kỹ lưỡng thế nào thì các sai sót nhỏ nhất đóng vai trò gieo mầm cho sự hình thành của các tinh thể muối vẫn xuất hiện.

Một nghiên cứu thứ 2 do phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia thuộc cục năng lượng Hoa Kỳ đã tìm hiểu về các tác động của tốc độ sạc và dung lượng trên pin nhưng tập trung nhiều hơn về cực âm. Nghiên cứu này cho thấy việc chạy đua về mật độ năng lượng trong pin Li-ion trên thực tế có thể làm giảm tuổi thọ pin. Pin càng lớn, sạc càng nhanh thì chu kỳ sạc càng ít hơn trước khi các tinh thể muối bắt đầu ảnh hưởng đến nó.

Tại sao pin Li-ion lại phổ biến?


Lý do chính khiến pin Li-ion được sử dụng phổ biến là mật độ năng lượng cao của nó. Một thỏi pin Li-ion nhỏ có thể chứa rất nhiều năng lượng. Hơn nữa, pin Li-ion mang lại thời gian sạc tốt hơn và chu kỳ sạc xả nhiều hơn trước khi hỏng. Nếu bạn sử dụng Lithium thuần khiết làm điện cực cho pin, pin sẽ có khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn rất nhiều nhưng không thể sạc lại được. Vì vậy, tuỳ thuộc vào vật liệu làm điện cực, bạn có thể tác động mạnh mẽ đến hiệu năng của pin. Mật độ năng lượng phụ thuộc vào số lượng ion Li+ và e- tồn tại trên mỗi đơn vị diện tích của điện cực.

Công nghệ pin Li-ion nào đang hứa hẹn?

lion-batts-2.jpg

Nghiên cứu mới do viện công nghệ MIT thực hiện đã nhắm đến một vật liệu tiên tiến hơn cho cực âm, cụ thể là Lithium-iron phosphate (LiFePO4). Pin có cực âm bằng LiFePO4 đã cho thấy khả năng cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ xe điện cho đến các mạng lưới điện nhưng ngay từ khi được giới thiệu, nó lại không được xem là một giải pháp tốt cho các thiết bị công nghệ. Ở dạng thuần khiết, LiFePO4 cho thấy hiệu quả về điện khá nghèo nàn nhưng khi nghiền LiFePO4 thành các hạt nano và phủ bằng carbon, hiệu năng của vật liệu này đã được cải thiện đáng kể.

Quảng cáo


Thiết kế cực âm nano mới đang thu hút được sự chú ý từ phía các nhà phát triển pin không phải bởi khả năng lưu trữ mà là điện áp đồng nhất khi xả pin. Điều này có nghĩa pin sẽ không cần tích hợp các thiết bị điều biến điện áp, do đó pin sẽ nhỏ hơn, rẻ hơn và cho phép xả toàn bộ điện áp cho đến khi cạn năng lượng. Để thực hiện, MIT đã tạo ra một khu vực trong pin có tên gọi Solid Solution Zone (SSZ) - một khu vực đệm chứa Li+ mật độ thấp để làm mềm ranh giới giữa các thành phần LiFePO4 được nạp và FePO4 được xả của điện cực trong quá trình sử dụng pin. Qua đó, SSZ có thể mở rộng công nghệ pin Li-ion và kéo dài tuổi thọ cho pin.

Theo: ExtremeTech
136 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

bacjos
ĐẠI BÀNG
10 năm
giống bÁNH PHỒNG TÔM
Ân Pt
ĐẠI BÀNG
10 năm
xin hãy là e của ngày hôm nay....ú nu ú nù...........
@truongan228 sạt nhìu quá nó béo ra thui:eek::eek::eek:
Vậy là tương lai Thiết kế cực âm nano mới sẽ cho tuổi thọ pin và thời gian sử dụng pin gia tăng, lúc đó tuy viên pin vẫn chỉ đạt 3000 Mah nhưng mà nó sẽ tương xứng với tầm 4000 thậm chí 4500 bây giờ thì Smartphone và các thiết bị di động như Tablet, laptop... sẽ cơ động , mỏng nhẹ và đẹp hơn nữa 😁
@huytoanpham 3000 là 3000, không bao giờ có chuyện 3000 mà lại tương đương với 4000-5000 được 😕😕
3000 mAh có thể xài lâu hơn 4000-4500 hiện tại nếu tương lai thời gian pin tự xả dài hơn, thiết bị tiết kiệm điện năng hơn thôi, mà lúc đó pin dung lượng cao vẫn ngon hơn.
OGKush
ĐẠI BÀNG
9 tháng
@finalmagic chuẩn, 3000 là 3000 chứ 3000 nào = 4000 - 4500 =)) vậy sao ko nói 4500 cho nhiều lại nói 3000 làm chi =))
tuankts2
TÍCH CỰC
10 năm
Ôi ! Pin kẻ tội đồ của thế gới công nghệ, đứa con chậm lớn của các nhà khoa học 😁:D
liminzun
TÍCH CỰC
10 năm
Cho mình hỏi pin Note 3 là loại pin gì... Có bị chai không
@liminzun _MG_0489-1a6c9.png.jpg
Li-ion Battery
@tn2108 sai G2 đi, sai li-po không bị chai
@liminzun Bạn xem trên viên pin máy bạn đó. Xem nó có phải là Li-Ion không. Cũng có thể là Li-Polymer vì công nghệ này mới hơn cho chu kỳ nạp-xả nhiều hơn so với pin Li-Ion.
Pin nào cũng bị chai hết bạn à. Càng gần đến giới hạn nạp-xả thì dung lượng pin sẽ càng giảm qua thời gian. Pin có chai sớm hay không còn phụ thuộc cách bạn sử dụng như thế nào nữa. Cách sử dụng tốt nhất là khi mới mua máy về sạc 8 tiếng rồi xài đến cạn pin, làm thế 3 lần. Sau đó sạc bình thường đến 100% thì rút sạc, rồi xài cho đến khi pin còn 30% rồi sạc lại đến 100% thì rút. Và lưu ý là đừng có sạc khi pin dưới 10% là được, vì như thế sẽ làm pin nhanh chai hơn!
P/s Tôi biết nguyên tắc sử dụng là z nhưng lần nào tui cũng xài đến 1% rồi sạc, mỗi lần sạc thì sạc thâu đêm nên giờ sau 1 năm xài mà pin muốn chai rồi 😁
@tn2108 sạt nhìu thùi nó no qá ý mà
quả pin này là nguyên nhân hỏng màn hình.
vulehai120
ĐẠI BÀNG
10 năm
Bao giờ pin li - air đc phổ biến chắc lúc đấy đt khỏi lo pin nữa.
Ơ vậy cuối cùng tại sao pin lại bị phồng :-/
zViVuz
ĐẠI BÀNG
10 năm
@tung75605 Âm dương hài hòa thì chửa thôi
mình dùng pin li-po
@danh nguyen lee Mình cũng nghe về loại pin này, máy bạn máy gì

Sent from my C6602 using Tinhte.vn mobile app
@hominhcuong SE cedar bạn. dùng hơn 3 năm nay, máy nó mún nát nhưng pin ko hề bị phai nhạt tí nào, vẫn đều đều 3-4 ngày như lúc mới mua máy
:oops::oops::oops: chúng ta chưa đc dùng smartphone đúng nghĩa, vì các tác vụ smart nhai pin quá mức nên toàn phải tắt đi hoặc hạn chế dùng

:rolleyes: hy vọng cong nghệ pin đc đẩy nhanh để ae vọc đc những con smartphone thực sự
@AmbitiousMan Nghe giống kiểu " các bạn không nghe được toàn bộ âm nhạc " .
Có một sự bắt trước ko hề nhẹ ở đây!
@Andykool1810 thì rõ ràng viên pin là chướng ngại còn j 😆) các tính năng smartcos mấy ai dùng, toàn làm nhugnwx việc đt phổ thông cũng làm đc
tn2108
TÍCH CỰC
10 năm
Thật sự cấu hình trên dt hay máy tính bảng hiện nay đã quá mạnh rồi. Chỉ hy vọng pin cũng được nấng cấp tốt hơn là ok 😃
Dùng BlackBerry 9k, pin JSC, không BIS, chỉ để edge (vẫn FB, web tinhte ầm ầm nhé) và pin được 2 ngày. 150k 1 quả thì mỗi năm 1 quả cũng đáng, 😃
Qua quá trình cạnh tranh giành thị phần và những công nghệ PR.Các cty độc quyền ra đời nhiều công nghệ hiện đại,nhưng không lo chú trọng đến công nghệ Pin.Từ đó nền công nghệ Pin chậm phát triển hơn những ngành khác.
Giá như có loại pin không bao giờ hết nhỉ 😁
@kenny81_hp mua thêm đồ sạc kèm theo là không bao giờ sợ hết :p
@lozzec Thế thì bây giờ pin nào cũng là vĩnh cửu với cái đồ sạc rồi. Dang nói không sạc mà vẫn ko hết đó 😁
maivanphu10
ĐẠI BÀNG
10 năm
@kenny81_hp Pin là năng lượng. năng lượng thì...chưa thấy kai nào ko hết cả 😃
@maivanphu10 Thế nên mới là ước mà bạn, có ai đánh thuế giấc mơ đâu 😁
các bác nên mong chờ 1 HĐH cho smartphone nhưng pin tiêu thụ như S40 thì hay hơn =))
@andy_mylove187 Em đang nghĩ về ý tưởng như vậy. Quan trong khá nhiều thứ...
@andy_mylove187 S40 màn hình FULL HD+chip 4 nhân+4G đảm bảo vẫn nhanh hết pin
pIN GIỜ rẻ rề . pin iPhone 4-4s giá 80k. chưa bao gồm phí thay.
anh em thay pin thì đội giá 200-300k gồm cả tiền công + pin
lehunghmu
TÍCH CỰC
10 năm
@Net0925345000 ở đâu mà rẻ vậy bác . e bị chai pin m chưa biết mua ở đâu .
@lehunghmu Pin loại đó toàn pin lô thôi bạn ạ, thay pin thì phải lấy pin bóc máy mới chuẩn
lehunghmu
TÍCH CỰC
10 năm
@kiencuong001 ko biết pin chuẩn 4s giao bao nhiêu một cục và ở đâu uy tín vậy mình ở hà nội
vậy con g2 dcm chạy pin gì ý nhỉ
@th4nhc0ng68 LG chỉ có dòng G, G2, G flex là pin Li-Po, còn lại đều là Li-ion ;)
pin là tội đồ của thời đại công nghệ nghe đi nghe lại mà nản cứ bảo nào là thay đổi nghe nhiều mà chẳng thấy gì nản vãi pin tội đồ của công nghệ😔

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019