Pin Lithium ion là gì, chúng hoạt động như thế nào, cấu tạo và lợi ích của chúng ra sao? Có lẽ đây là câu hỏi nhiều khách hàng đang thắc mắc khi mua một sản phẩm công nghệ hoặc đèn năng lượng mặt trời? Để có thể hiểu rõ hơn về công nghệ Pin Lithium ion hãy đọc ngay bài viết này nhé.

Công nghệ 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. Là một tổ hợp bao gồm nhiều tế bào, như pin axit-chì và nhiều loại pin khác. Pin sử dụng kim loại Lithium hoặc hợp kim Lithium làm vật liệu điện cực âm và sử dụng dung dịch điện giải không dính.

Pin Lithium là thiết bị được dùng để lưu trữ năng lượng thay cho nguồn điện. Có nhiều loại pin khi hết năng lượng sẽ phải cần thay mới, 1 số loại pin cần phải sạc lại.

Pin Lithium hay được gọi là pin Lithium Li-ion là loại pin sạc được, năng lượng pin này sẽ di chuyển từ cực âm đến cực dương. Khi pin hết năng lượng và cần phải sạc lại, các ion này sẽ di chuyển ngược lại từ điện cực dương đến điện cực âm.

Pin Lithium sử dụng hợp chất Lithium để làm vật liệu điện cực. Pin này được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị như điện thoại, đèn năng lượng mặt trời...

Pin Lithium được làm bằng gì?

Các điện cực của pin lithium – ion được làm từ lithium và carbon nhẹ. Liti là một nguyên tố có phản ứng cao có nghĩa là trong các liên kết nguyên tử của nó có chứa rất nhiều năng lượng có thể được lưu trữ trong các liên kết nguyên tử của nó.

Nguyên lý hoạt động của pin lithium

Trong cơ chế hoạt động pin lithium ion, cực âm, cực dương đóng vai trò là nguyên liệu trong phản ứng điện hóa. Dung dịch điện phân tạo môi trường dẫn cho ion liti di chuyển giữa 2 điện cực âm và dương. Dòng điện chạy ở mạch ngoài khi pin di chuyển. Quá trình này thể hiện ở quy trình sạc, xả. Cụ thể như sau:

- Quy trình xả:

Ion-liti mang điện dương di chuyển từ cực âm (thường là graphite) qua dung dịch điện ly sang cực dương và dương cực sẽ có phản ứng với ion liti. Mỗi ion Li dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong pin thì ở mạch ngoài, lại tiếp tục có 1 electron chuyển động từ cực âm sang cực dương, sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm. Điều này tạo ra cân bằng điện tích giữa 2 cực.

 - Quy trình sạc:

Quá trình sạc diễn ra ngược lại quá trình xả. Dưới điện áp sạc, electron bị buộc chạy từ điện cực dương của pin (trở thành cực âm), ion Li tách khỏi cực dương di chuyển trở về điện cực âm của pin (ở quy trình này đóng vai trò cực dương). Trong quá trình sạc và xả pin sẽ đảo chiều. 

Trong một chu kỳ phóng điện, những nguyên tử liti ở cực dương bị ion hóa và tách khỏi các điện tử của chúng. Các ion liti di chuyển từ cực dương và đi qua chất điện phân cho đến khi chúng đến được cực âm. Tại đây chúng tái kết hợp với các điện tử và trung hòa về điện.

Chất điện phân trong Pin lithium mang điện tích dương từ cực dương đến cực âm và ngược lại qua thiết bị phân tách. Các ion lithium chuyển động sẽ tạo ra các electron tự do ở cực dương tạo ra điện tích tại bộ phận thu dòng điện dương… Dải phân cách chặn dòng điện tử bên trong pin.

Pin Lithium thường được sử dụng để thay thế pin chì-axit vì chúng có điện áp sạc rất giống nhau.

So sánh Pin Lithium với Acquy Chì

Tại sao pin lithium được ứng dụng nhiều hiện nay?

Pin lithium có nhiều đặc điểm nổi bật và tuổi thọ cao nên được nhiều nhà sản xuất ứng dụng vào các dòng điện thoại, đèn năng lượng mặt trời,…

• Pin lithium có điểm khác biệt là không cần sạc hấp thụ hoặc giữ ở trạng thái điện áp không đổi trong thời gian đáng kể.
• Khi pin đạt đến điện mức điện áp sạc tối đa nó sẽ không cần sạc nữa, trong quá trình xả pin lithium-ion sẽ duy trì điện áp cao hơn nhiều so với pin axit thường được tải.
• Pin lithium không bị thiếu hụt chu kỳ đồng nghĩa với việc pin không thể được sạc đầy trước khi xả lại vào ngày hôm sau.
• Hiệu suất năng lượng từ khi pin hết năng lượng đến khi đầy đủ năng lượng lên tới 95-98% giúp tiết kiệm năng lượng vào mùa đông.
• Pin có tuổi thọ cao khoảng 2 đến 3 năm hoặc 300 đến 500 chu kỳ sạc.

Lợi ích của Pin Lithium-ion trong đèn năng lượng mặt trời 

• Kéo dài tuổi thọ và thời gian sử dụng cho cả bộ đèn năng lượng mặt trời
• Pin hấp thụ nhanh chóng và chuyển đổi thành điện năng nhanh hơn

Lưu ý khi sử dụng pin Lithium

1. Nên sạc nhiều lần để kéo dài tuổi thọ pin

Thay vì sạc đầy 100% cho mỗi lần sạc, bạn chỉ nên sạc tới 1 mức nào đó ví dụ như 30% lên 60%. Mặc dù điều này sẽ gây nhiều phiền phức nhưng có thể kéo dài tuổi thọ pin hiệu quả.

2. Không nên xả cạn hết pin

Không nên xả cạn hết pin khi sử dụng vì trạng thái tốt nhất của pin là khi còn 40% năng lượng, đây là lý do chính tại sao pin trong các thiết bị vừa xuất xưởng thường chứa 40-50% năng lượng.

3. Tránh để pin ở nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp

Nếu pin hoạt động ở trong nhiệt độ 60 độ C trong vòng 1 năm pin có thể mất tới 80% công suất. Còn nếu hoạt động ở 20 độ C thì công suất bị giảm chỉ 20%. Nếu để tấm pin ở trong môi trường có nhiệt độ quá thấp cũng không tốt cho tuổi thọ của pin.

4. Không nên để pin bị cạn kiệt năng lượng trong thời gian quá lâu

Pin lithium-ion sẽ dần cạn kiệt năng lượng nếu bị rơi xuống mức điện áp 3V/cell. Pin sẽ tự chuyển sang chế độ ngủ nếu pin ở mức 2,7V/cell thì mạch bảo vệ sẽ tự chuyển pin sang chế độ ngủ, tương tự với điều đó pin sẽ bị mất khả năng sạc theo thời gian. Do vậy, khi sử dụng cần phải chú ý dung lượng pin tốt theo khuyến cáo là 40%.

Ngày nay, công nghệ pin lithium ngày càng đóng vai trò quan trọng vì điện áp cao, tự xả thấp và đã được chứng minh về độ tin cậy khi ứng ứng vào nhiều thiết bị khác nhau.Qua nhiều giai đoạn cải tiến đã biến năng lượng pin thành năng lượng an toàn và thiết thực cho người dùng. Tuy nhiên, chúng sẽ gây hại nếu như không biết cách xử lý.