Pin Li-On là gì? Ưu điểm & Nhược điểm là gì?

Pin Li-On là gì? Ưu điểm & Nhược điểm là gì?

Pin Li-On là gì?

Pin Li-On hay còn gọi Lithium-Ion là một trong những loại pin sạc được sử dụng rộng rãi nhất cho các thiết bị điện tử tiêu dùng cầm tay như máy tính xách tay và điện thoại di động. Chúng có mật độ năng lượng cao và không có hiệu ứng bộ nhớ (hiệu ứng khiến pin phải sạc ít hơn)  so với các thiết bị cùng thời.

Pin lithium-Ion cũng đang trở nên phổ biến trong các ứng dụng xe điện , quân sự và hàng không vũ trụ.

Giống như tất cả các loại pin, pin Lithium-Ion bao gồm ba thành phần thiết yếu: điện cực dương, điện cực âm và chất điện phân .

Trong hầu hết các pin Lithium-Ion, điện cực dương là oxit kim loại, điện cực âm là carbon và chất điện phân là muối Lithium trong dung môi hữu cơ.

Pin lithium-ion có phải là pin lý tưởng không?

Trong nhiều năm, niken-cadmium là loại pin phù hợp duy nhất cho thiết bị cầm tay từ truyền thông không dây đến điện toán di động. Niken-kim loại hydrua và lithium-ion xuất hiện vào đầu những năm 1990, chiến đấu bằng mũi để có được sự chấp nhận của khách hàng. Ngày nay, lithium-ion là hóa học pin phát triển nhanh nhất và hứa hẹn nhất.

Pin lithium-ion (Li-On)

Tiên phong hoạt động với pin lithium bắt đầu vào năm 1912 dưới thời GN Lewis nhưng phải đến đầu những năm 1970, khi pin lithium không thể sạc lại đầu tiên có sẵn trên thị trường. lithium là nhẹ nhất trong tất cả các kim loại, có tiềm năng điện hóa lớn nhất và cung cấp mật độ năng lượng lớn nhất cho trọng lượng.
Nỗ lực phát triển pin lithium có thể sạc lại không thành công do vấn đề an toàn. Do tính không ổn định vốn có của kim loại lithium, đặc biệt là trong quá trình sạc, nghiên cứu đã chuyển sang sử dụng pin lithium phi kim loại sử dụng các ion lithium.
Mặc dù mật độ năng lượng thấp hơn một chút so với kim loại lithium, nhưng lithium-ion vẫn an toàn, với những biện pháp phòng ngừa nhất định được đáp ứng khi sạc và xả. Năm 1991, Tập đoàn Sony đã thương mại hóa pin lithium-ion đầu tiên. Các nhà sản xuất khác theo sau phù hợp. 
Mật độ năng lượng của lithium-ion thường gấp đôi so với niken-cadmium tiêu chuẩn. Có tiềm năng cho mật độ năng lượng cao hơn. Các đặc tính tải khá hợp lý và hoạt động tương tự như niken-cadmium về mặt phóng điện. 
Điện áp di động cao 3,6 volt cho phép thiết kế gói pin chỉ với một tế bào. Hầu hết các điện thoại di động ngày nay chạy trên một tế bào. Một gói dựa trên niken sẽ yêu cầu ba tế bào 1,2 volt được kết nối nối tiếp.
Lithium-ion là pin bảo trì thấp, một lợi thế mà hầu hết các hóa chất khác không thể yêu cầu. Không có bộ nhớ và không cần phải đạp xe theo lịch trình để kéo dài tuổi thọ của pin. Ngoài ra, việc tự xả thấp hơn một nửa so với niken-cadmium, làm cho lithium-ion rất phù hợp cho các ứng dụng đo nhiên liệu hiện đại. các tế bào lithium-ion gây ra ít tác hại khi xử lý.
Mặc dù có những ưu điểm chung, nhưng lithium-ion có những nhược điểm. Nó dễ vỡ và cần một mạch bảo vệ để duy trì hoạt động an toàn. Được tích hợp trong mỗi gói, mạch bảo vệ giới hạn điện áp cực đại của từng tế bào trong quá trình sạc và ngăn điện áp di động giảm quá thấp khi phóng điện.
 Ngoài ra, nhiệt độ tế bào được theo dõi để ngăn chặn sự khắc nghiệt của nhiệt độ. Mức sạc và dòng xả tối đa trên hầu hết các gói được giới hạn trong khoảng từ 1C đến 2C. Với các biện pháp phòng ngừa này, khả năng mạ lithium kim loại xảy ra do quá tải hầu như không được loại bỏ.
Lão hóa là mối quan tâm với hầu hết các pin lithium-ion và nhiều nhà sản xuất vẫn giữ im lặng về vấn đề này. Một số suy giảm công suất là đáng chú ý sau một năm, cho dù pin đang sử dụng hay không. Pin thường xuyên bị hỏng sau hai hoặc ba năm. Cần lưu ý rằng các hóa chất khác cũng có tác dụng thoái hóa liên quan đến tuổi. 
Điều này đặc biệt đúng với niken-kim loại hydrua nếu tiếp xúc với nhiệt độ môi trường cao. Đồng thời, các gói lithium-ion được biết là đã phục vụ trong năm năm trong một số ứng dụng. 
pin panasonic 18650 chính hãng
Tìm hiểu thêm: Pin 18650 Li-On Panasonic trên thị trường.
Các nhà sản xuất không ngừng cải tiến lithium-ion. Sự kết hợp hóa học mới và nâng cao được giới thiệu sáu tháng một lần. Với tiến độ nhanh như vậy, thật khó để đánh giá pin được sửa đổi sẽ già đi như thế nào. 
Lưu trữ ở nơi mát mẻ làm chậm quá trình lão hóa của lithium-ion (và các hóa chất khác). Các nhà sản xuất khuyến nghị nhiệt độ lưu trữ là 15 ° C (59 ° F). Ngoài ra, pin nên được sạc một phần trong quá trình lưu trữ. Nhà sản xuất khuyến nghị một khoản phí 40%.
Pin lithium-ion kinh tế nhất về tỷ lệ chi phí năng lượng là 18650 hình trụ (kích thước là  18mm x 65,2mm ). Tế bào này được sử dụng cho điện toán di động và các ứng dụng khác không yêu cầu hình học siêu mỏng. 
Nếu cần một gói mỏng, tế bào lithium-ion hình lăng trụ là lựa chọn tốt nhất. Những tế bào này có chi phí cao hơn về mặt năng lượng được lưu trữ.

Ưu điểm

  • Mật độ năng lượng cao – tiềm năng cho năng lực cao hơn.
  • Không cần mồi kéo dài khi mới. Một khoản phí thường xuyên là tất cả những gì cần thiết.
  • Tự xả tương đối thấp – tự xả thấp hơn một nửa so với pin dựa trên niken.
  • Bảo trì thấp – không cần xả định kỳ; không có ký ức
  • Các tế bào đặc biệt có thể cung cấp dòng điện rất cao cho các ứng dụng như công cụ điện.

Hạn chế

  • Yêu cầu mạch bảo vệ để duy trì điện áp và dòng điện trong giới hạn an toàn.
  • Tùy thuộc vào sự lão hóa, ngay cả khi không sử dụng – lưu trữ ở nơi mát mẻ với mức phí 40% làm giảm hiệu ứng lão hóa.
  • Hạn chế vận chuyển – vận chuyển số lượng lớn hơn có thể phải chịu sự kiểm soát theo quy định. Hạn chế này không áp dụng cho pin mang theo cá nhân.
  • Đắt tiền để sản xuất – chi phí cao hơn khoảng 40% so với niken-cadmium.
  • Không hoàn toàn trưởng thành – kim loại và hóa chất đang thay đổi liên tục.

Pin lithium polymer

Các polymer-polymer khác biệt với các hệ thống pin thông thường trong loại chất điện phân được sử dụng. Thiết kế ban đầu, có từ những năm 1970, sử dụng chất điện phân polymer khô. Chất điện phân này giống như một màng giống như nhựa không dẫn điện nhưng cho phép trao đổi ion (các nguyên tử tích điện hoặc các nhóm nguyên tử).

Chất điện phân polymer thay thế cho thiết bị tách xốp truyền thống, được ngâm với chất điện phân.

Thiết kế polymer khô cung cấp sự đơn giản hóa liên quan đến chế tạo, độ chắc chắn, an toàn và hình học cấu hình mỏng. Với độ dày tế bào đo chỉ bằng một milimet (0,039 inch), các nhà thiết kế thiết bị được để lại cho trí tưởng tượng của riêng họ về hình thức, hình dạng và kích thước.

Thật không may, lithium-polymer khô bị dẫn điện kém. Điện trở trong quá cao và không thể cung cấp các vụ nổ hiện tại cần thiết để cung cấp năng lượng cho các thiết bị liên lạc hiện đại và quay các ổ cứng của thiết bị máy tính di động. Làm nóng tế bào đến 60 ° C (140 ° F) và cao hơn làm tăng độ dẫn điện, một yêu cầu không phù hợp với các ứng dụng di động.

Để thỏa hiệp, một số chất điện phân đã được thêm vào. Các tế bào thương mại sử dụng màng phân tách / màng điện phân được điều chế từ cùng một chất phân tách polyetylen hoặc polypropylen truyền thống chứa đầy một loại polymer, loại gel này khi đổ đầy chất điện phân lỏng. Do đó, các tế bào polymer lithium-ion thương mại rất giống nhau về hóa học và vật liệu với các bộ phận điện phân lỏng của chúng.

Lithium-ion-polymer đã không bắt kịp nhanh như một số nhà phân tích dự kiến. Sự vượt trội của nó so với các hệ thống khác và chi phí sản xuất thấp đã không được thực hiện. Không có cải thiện về mức tăng công suất đạt được – trên thực tế, công suất thấp hơn một chút so với pin lithium-ion tiêu chuẩn. Lithium-ion-polymer tìm thấy thị trường thích hợp của mình trong hình học mỏng wafer, chẳng hạn như pin cho thẻ tín dụng và các ứng dụng khác như vậy.

Ưu điểm

  • Cấu hình rất thấp – pin giống với hồ sơ của thẻ tín dụng là khả thi.
  • Yếu tố hình thức linh hoạt – nhà sản xuất không bị ràng buộc bởi các định dạng ô tiêu chuẩn. Với khối lượng lớn, bất kỳ kích thước hợp lý có thể được sản xuất kinh tế.
  • Chất điện phân nhẹ cho phép đóng gói đơn giản bằng cách loại bỏ vỏ kim loại.
  • Cải thiện an toàn – chống lại tình trạng quá tải; ít có cơ hội rò rỉ điện giải.

Hạn chế

  • Mật độ năng lượng thấp hơn và số chu kỳ giảm so với lithium-ion.
  • Đắt tiền để sản xuất.
  • Không có kích thước tiêu chuẩn. Hầu hết các tế bào được sản xuất cho thị trường tiêu dùng khối lượng cao.
  • Tỷ lệ chi phí năng lượng cao hơn so với lithium-ion

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *