Cấu tạo và so sánh pin Lithium với pin ắc quy chì

Pin Lithium mang lại hiệu suất hoạt động tốt, sạc nhanh và có khả năng chịu được nhiệt độ cao, an toàn với môi trường. Hãy cùng Wiibike tìm hiểu pin Lithium là gì? Cấu tạo của loại pin này ra sao và nó khác gì so với pin ắc quy chì thường được sử dụng trước đây!

Pin Lithium là gì?

Pin Lithium, hay còn gọi là pin Li-on, hoặc pin Lithi-on, viết tắt là LIB, thuộc loại pin sạc.

Pin Lithium thường được dùng cho các thiết bị điện di động như điện thoại, máy chụp hình, máy chơi game, máy tính,… Hiện nay, loại pin này đang được chú trọng phát triển trong quân đội, ứng dụng vào phương tiện di chuyển chạy bằng điện như xe đạp trợ lực điện, xe máy điện,… và kĩ thuật hàng không.

Nói một cách khác, pin Lithium được kì vọng sẽ thay thế cho ắc quy chì – thường được sử dụng trong ô tô, xe máy và các loại xe đạp điện Trung Quốc vẫn đang khá phổ biến ở Việt Nam. Nó không chỉ mang lại hiệu suất hoạt động cao, mà còn hứa hẹn về việc đảm bảo môi trường sạch (vì hạn chế thải ra kim loại nặng), cũng như nâng cao việc sử dụng an toàn (vì tránh dùng dung dịch điện ly chứa axit).

Cấu tạo pin Lithium

Loại pin này sử dụng điện cực – được làm từ các hợp chất có cấu trúc tinh thể dạng lớp. Khi pin đang trong trạng thái sạc và xả, thì các ion Li sẽ xâm nhập, điền đầy khoảng trống giữa các lớp này. Chính vì thế mà phản ứng hóa học xảy ra và cung cấp năng lượng cho thiết bị hoạt động.

  • Trong quá trình sạc, các ion Li chuyển động từ cực dương sang cực âm.
  • Trong quá trình xả(gọi là quá trình sử dụng), các ion Li chuyển động từ cực âm sang cực dương.

Cực dương được làm bằng hợp chất ô xít kim loại chuyển tiếp và Li (như LiMnO2, LiCoO2,… còn cực âm được làm bằng graphite. Ngoài ra, dung dịch điện ly của pin (nghĩa là môi trường cho phép các ion Li chuyển dịch từ điện cực này sang điện cực kia) phải có độ dẫn ion tốt cũng là chất cách điện tốt.

Ví dụ:

  • Các thiết bị điện di động:sử dụng pin Lithium có điện cực âm làm bằng Lithium Coban Oxit (LiCoO2, viết tắt LCO). Đặc điểm của chất này là có mật độ năng lượng cao nhưng kém an toàn khi pin bị rò rỉ, gây nguy hiểm.
  • Các thiết bị điện y tế, xe điện: sử dụng pin Lithium có điện cực dương thường làm bằng Lithium Sắt Phosphate (LiFePO4, viết tắt LFP), Lithium Niken Mangan Coban Oxit (LiNiMnCoO2, viết tắt NMC), và Lithium Mangan Oxit (LiMn2O4, Li2MnO3, viết tắt LMO). Dù các vật liệu này có mật độ năng lượng thấp hơn so với LCO nhưng lại có tuổi thọ lâu và sử dụng an toàn hơn.

So sánh pin Lithium với ắc quy chì

Pin LithiumẮc quy chì
Độ bền Khoảng 4 – 5 nămKhoảng 1 năm
Mật độ năng lượng sạc – xả20 Wh/kg, chịu được dòng xả lớn dạng xung (trong thời gian ngắn) và chịu tải cao32 Wh/kg, chỉ chịu được dòng xả nhỏ và khả năng chịu tải kém.
Thời gian sạcNhanh, 3 – 4 tiếng, thậm chí vài phút.
·        Sử dụng hết pin (gọi là xả), không lo bị hỏng pin sau một thời gian sử dụng.
   Chậm, 6 – 8 tiếng.
·        Nếu bị xả quá 50% mà không được sạc đầy, thì ắc quy dễ bị hỏng sau 1 – 2 tháng sử dụng.
·        Nếu bị xả tới tận đáy sẽ xuất hiện PbSO4 gây hỏng bản cực và chết ắc quy.
Khối lượngNhẹ, khoảng 3 – 4 kgNặng, 12 - 15 kg
Khả năng chống nướcKhông
Khả năng chống cháy nổCaoThấp
Ảnh hưởng môi trườngÍt, vì được cấu tạo bởi những cell rắn lithium, không có chì hoặc axit.  Rất nhiều, vì được cấu tạo bởi chì và axit.

Pin Lithium có bền không?

Sau khi so sánh về các yếu tố giữa pin Lithium và ắc quy chì, chúng ta thấy rằng việc sử dụng pin Lithium có nhiều ưu điểm và dĩ nhiên độ bền của loại pin này cao hơn ắc quy chì rất nhiều.

Pin Lithium mang lại hiệu suất hoạt động trên 90%, cho tốc độ sạc nhanh và giảm tải cho bộ phận nạp điện của thiết bị điện khi sử dụng. Độ bền của pin Lithium có thể kéo dài đến 4 – 5 năm, trong khi độ bền ắc quy chì chỉ khoảng 1 năm.

Ngày nay, với các viên pin lithium-ion rất nhẹ, có thể sạc lại rất nhiều lần được sử dụng trong mọi thứ, từ điện thoại di động đến máy tính xách tay, xe đạp điện và rất nhiều thiết bị điện tử gia dụng. Pin lithium-ion có thể lưu trữ hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, và hi vọng một ngày không xa con người sẽ không dùng đến nhiên liệu hóa thạch nữa, giảm đáng kể hiệu ứng nhà kính, góp phần làm giảm bớt tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu.

Và bởi tính ứng dụng rộng rãi, ưu việt, đặt nền tảng cho việc thoát khỏi nhiên liệu hóa thạch của pin Lithium mà Giải Nobel hóa học năm 2019 đã vinh danh ba nhà khoa học Đức, Anh và Nhật vì những cống hiến lớn lao của họ trong từng giai đoạn nghiên cứu, phát minh và phát triển pin sạc lithium-ion, đó là John B. Goodenough, sinh tại Đức và đang làm việc tại Đại học Texas (Mỹ); Stanley Whittingham, sinh tại Anh và đang làm việc tại Đại học Binghamton (Mỹ); và ông Akira Yoshino, sinh tại Nhật, đang làm việc cho Tập đoàn Asahi Kasei và Đại học Meijo ở Nagoya (Nhật Bản).

Với những thông tin chia sẻ phía trên, hy vọng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về pin Lithium. Nếu có bất cứ thắc mắc nào, vui lòng để lại tin nhắn để Wiibike hỗ trợ giúp bạn!

Wiibike Vietnam

cuongdm2k1

all author posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are makes.