- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
Những điều cần biết về Pin Lithium Ion potx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (93.12 KB, 5 trang )
Những điều cần biết về Pin
Lithium Ion
Pin luôn là một vấn đề nhức nhối cho bất cứ một thiết bị điện tử nào, có
thể bạn hạnh phúc với chiếc máy của mình, nó tốt, nó đẹp, nó thời trang
nhưng rồi thiết bị đó cũng sẽ ngừng hoạt động vào một ngày nào đó. Lý do ư,
nếu máy không hỏng thì pin cũng sẽ hỏng (chai) và bạn gần như không thể
tìm được một viên pin có dung lượng, cấu trúc, giao tiếp tương đương để
thay thế. Vậy tại sao pin lại hỏng? Để tìm hiểu về vấn đề này, trước hết chúng
ta cần biết nguyên tắc hoạt động của nó.
Nguyên tắc hoạt động:
Chúng tasẽ chỉ nhắcđến pin sạcở đây thôi, đặc biệt là loại pinLithium Ion được
sử dụng rộng rãi trong hầu hết các thiết bị điện tử. Loại pin này làsự kết hợp của
cực âm (cathode,làm từ lithium)và điện cực dương (anodelàm từ carbon).Khi
bạn sạcpin, nguồn điện sẽ đẩylùi iontừ cathodesanganodevà lưutrữ tại đây.
Quátrình sử dụng đitheo chiều ngượclại, ionsẽ đi từ anode quaytrở lại cathode
để tạo ra năng lượng.Tất nhiên, đây là cách nói hìnhtượng cho dễ hiểu còntrong
thực tế, việc tái tạo nănglượng làhàngloạt các phảnứng hóahọc khác nhau diễn
ra đồngthời.
Vậy tại sao Lithiumlại được sử dụng? Đó là vì đây là mộttrongnhững nguyên liệu
phù hợp nhất cho việc chế tạo pin, nó nhẹ, gọn, lưu trữ được nhiều năng lượng
trong một lần sạc và có thể tái sử dụng hàngtrăm lần trướckhihỏng. PinLithium
có thời giansử dụng lâu nhưng con số này cũng cógiới hạn của nó.
Tại sao pin hỏng?
Pin đã bắt đầu quá trình hỏng của mình ngaytừ giây phút đầutiên nórời khỏinhà
máy. Đâylà mộtchânlý màbạn phải hiểu và không thể làm cách nào để khắcphục
điều đó. Xinhãy lưu ýrằng ngaycả khi bạn ít sử dụng, chỉ sạc vài lần trong năm thì
cũng không cócách nào cứu đượcnhữngviênpin LithiumIon này đâu. Nếu bạn sử
dụngpin thườngxuyên (dùng không cẩn thận, sạc ẩu) thì có thể những viênpin
này không sốngđượcđến 2 năm tuổi (pinmất từ 1/3 dunglượng trở lên sẽ được
coi là pin chai).Khôngmột phản ứng hóa học nào là hoàn hảo, nó sẽ gây ra hiện
tượng mất nănglượng, từ đó dẫn đến các hệ quả khôngmong muốn. Nguyên lý
hoạt động của pinvốndựa trêncác phảnứnghóa họctất nhiên cũng không là
ngoại lệ.
Ông IsidorBuchman, chủ tịch công ty chuyên về chuẩnđoán vàphân tích pin là
Cadex cho biết: "Các phảnứng hóahọc khi sạc và xả pinsẽ làm phát sinh tạp chất
và chính lượngtạp chất này làtác nhân làm cản trợ sự di chuyển của luồngion di
chuyển, qua đó làm cho pin bị chai vàthậm chí làkhông thể sử dụng". Ông này
cũng nói thêmlà các tạp chất này xuấthiện rất nhiều trên bề mặt của các điện cực.
Để cho dễ hiểu hơn thì chúng ta sẽ đi sâu hơn một chút. Những gì mà Buchmannói
có nghĩalà cácsự cho và nhậnion liên tục của vật liệu lithium sẽ làm cho cấu trúc
của chúngbị biến đổi, khó lòng tiếp nhậncác đợt traođổi ion tiếp theo. Hệ quả là
các cathode vốn đượclàm từ lithium sẽ bị thoái hóa từ từ bởi những phản ứng hóa
học khôngthể tránh được. Nócũng gần tương tự như việc bạn liêntục nhúngmột
miếng vải xuốngnước rồi vắt trong khoảng 100lần hay hơn thế,tất nhiên là miếng
vải đó sẽ bị xơ cứng và không còn dùng được.
Không chỉ có vậy, sự lặp đi lặplại của các phản ứng hóahọc bên trong viên pin sẽ
tạo ra những mảng kim loại hòa tan khôngmong muốn ở cathode vàmộtphần nào
đó ở cả adodenữa. Các chất điệnphân trong pinthườngcó xuhướng phân hủysau
một thời gian dài. Các hợp chất này sẽ bị oxy hóa ở cathodevà tạora nhữngmảng
gỉ nhằm chặn đường dichuyển của ion,một hiện tượng mà bạn sẽ quen thuộc hơn
với cái tên "sự ăn mòn".Hệ quả xảy ra cho viên pinthật đáng sợ, hàng loạt các điện
cực già cỗi, chất điện phân bị phân hủy và một bề mặt bị ăn mòn.
Theo Buchman, sự phân hủy trên là mộtphần của tất yếu của công nghệ chế tạo
pin trong thời điểm hiệntại. Nhưngcó lẽ mọi việc cũng chưa đến mức tệ quá mức.
"Người dùngkhông muốnbỏ ra quá nhiều tiền,do vậy mà pin phải rẻ đủ để ai cũng
có thể tiếp cận. Nhữngviên pinnày cũngphảicó khả nănghoạt động trong một
thời gian dài vì không aicó thể sử dụng một máy tính xách tay hay điện thoại với
thời lượng pin chỉ 1tiếng.Nhưngmộtmức giá rẻ khôngcho phép các nhàsản xuất
chế tạo ra những sản phẩm vớinhiều cải tiến, người dùngkhôngmuốn mangtheo
một viên pin lớnhơn và những viên pin hiện tại chínhlà câu trả lời cho việc đó. Có
thể coi đây là một sự đánhđổi củachúngta vậy.
Hơn thế nữa,vòng đời của nhữngthiếtbị điện tử đã bị rút ngắn đi khá nhiều.Hầu
hết chúngta đều đổi điện thoạisau 2 năm,khimà hợp đồnghếthạn và dễ dàng có
được một chiếcđiện thoại mới (ở Mỹ). Và đối với rất nhiềungườitiêu dùng, một
chiếc máy tính xách taycũng nhanhchóng trở nên lỗi thời trongkhoảng thời gian
đó. Hãy nghĩ thế này vàbạn sẽ cảm thấy thoải mái hơn với những nhà sản xuất pin:
chiếc máy nghe nhạc của bạn vẫn làm việctốt sau 2năm hoạt độngnhưng bạn vẫn
muốn muamột chiếc máy mới đúng không? Chiếcmáy tínhMacBook13inch đời
đầu vẫn chạy tốt nhưng tại sao ta lại không bán nó đi để mua một chiếc MacBook
Air mớithời trang hơn nhỉ? Đó chính là những lý dovì sao chúngta không nhắc
nhiều về tuổi thọ của pin cho dù nó khá là tệ lậu và nghiêmtrọng.
Một tương lai tươi sáng hơn:
Theo Buchman, giới hạn về số lầnsạc của một viên pin lithiumionđã gần đi đến
mức giới hạncủa nó nhưng chúng ta vẫn còn cả một chân trời mới để khám phá về
những công nghệ khác. Hầu hếtcác nghiên cứu gầnđây đều tập trungvào cathode
bởi vì vật liêu sử dụng chế tạoadode gầnnhư không đổi,vẫn là các-bon như từ
trướcđến nay. Dù vậy thì một số nhà khoahọcvẫn đã bổ sungthêm silicon và
adode nhằm đạt được mật độ lưu trữ năng lượng cao hơn hiện tại.
Hơn nữa,sự phát triển của xe điện/xe lai (hybrid)cũng tạo tiền đề cho việc nghiên
cứu pin.Không giống với các nhàsảnxuất máy tính, những công ty ô tôkhông thể
bán cho khách hàng mộtchiếcxe sẽ hỏng chỉ trong vài năm ngắnngủi, chính vì vậy
mà càngngày càng có nhiều tiềnđược đưavàoquá trìnhnghiên cứu để pin trở nên
mạnhmẽ hơn, dung lượng lớn hơn vàđặc biệt là có thời gian sử dụng lâu hơn.
Và ngaycả thói quen củangười dùng tiêu cũng có thể thay đổi (phần này dành cho
thị trường Mỹ). Khi mà các hợp đồng điện thoại trở nên dài hơn, biến mất haycuộc
đua về cấu hìnhchậmlại, có thể khách hàngsẽ không phải "khổ sở" tìmkiếm thiết
bị mới nữa và họ sẽ cần một sản phẩm có vòng đời lâu hơn. Và như các nhàsản
xuấtxe hơi đangphải vật lộn vớicông nghệ pin, các nhà sản xuấtthiếtbị điện tử
cũng sẽ phảithế thôi.
Trongkhi chờ đợi các nhàsảnxuất cải thiện thì chúng ta vẫn phải sống chungvới
lũ, chính vì vậy mà sẽ có một bàiviết khác hướngdẫn bạn sử dụngpin làm sao cho
hợp lý, tối ưuhóa thời gian sử dụng cũngnhư vòng đờicủa nó. Bạn hãy chờ nhé!
