Pin lithium là gì? Tìm hiểu tuổi thọ và độ bền của từng loại
Pin lithium là gì? Đây là câu hỏi được nhiều khách hàng sử dụng ô tô điện quan tâm đến. Nó được nhắc đến phổ biến khi khái niệm ô tô điện dần nở rộ tại Việt Nam. Trong bài viết dưới đây, Green EV sẽ chia sẻ về khái niệm, cấu tạo và những thông tin chi tiết nhất liên quan đến dòng pin này, hãy cùng chúng tôi đi tìm hiểu nhé!
Contents
Pin lithium là gì?
Pin lithium hay còn gọi là pin Lion ( viết tắt là pin LIB), là một loại pin sạc. Được sử dụng rộng rãi trên các thiết bị điện tử, công nghệ. Nhắc đến pin LIB chúng ta thường được biết đây là loại có mật độ năng lượng điện cao. Đồng nghĩa với việc duy trì năng lượng cho ô tô điện sẽ tốt hơn khi so sánh với các dòng pin xe điện khác. Nhờ vào ưu điểm sạc nhanh, hiệu suất sạc tốt và khả năng chống chịu nhiệt độ cao, mà chúng được ứng dụng trong cả điện thoại di động, laptop, máy ảnh số,…
Phân loại pin LIB
Hiện nay pin lithium bao gồm 2 loại chính là: Pin lithium ion và Pin lithium sắt photphat (LifePO4).
Lithium LiFePo4 – pin lithium sắt photphat là một loại của dòng pin Lithium, có thể tái sạc đi sạc lại được nhiều lần. Có ưu điểm nổi bật là có kích thước nhỏ nhưng lại chứa mật độ năng lượng điện lớn, có độ bền lâu và cực kỳ thân thiện với môi trường. Vì thế mà chúng được sử dụng nhiều trong điện tử, hàng không thậm chí là quân đội.
Pin lithium ion ( hay còn gọi là pin li-on ). Được sản xuất bằng công nghệ tiên tiến, hiện đại với các ion lithium là thành phần chủ yếu. Điểm giống nhau với pin LifePO4 là có thể sạc lại được. Vì vậy mà ngoài những thiết bị di động thông minh, chúng còn được ứng dụng trong các phương tiện di chuyển chạy bằng điện như: xe máy điện, xe đạp điện đặc biệt là ô tô điện.
Cách phân biệt pin lion và LiFePo4
| Tiêu chí so sánh | sư tử ghim | Pin LifePO4 |
| Mật độ năng lượng | + 150 – 200 Wh/kg | + 90 – 120 Wh/kg |
| Nhận xét | Nhìn vào số liệu, thấy được sự chênh lệch đáng kể. Chứng tỏ pin lion có khả năng tiêu hao pin, xả điện áp nhanh hơn so với pin LifePO4 | |
| Dung lượng | + xấp xỉ trong 300 ngày | + xấp xỉ trong 350 ngày |
| Nhận xét | Đối với điều này, cả 2 loại đều không quá chênh lệch nhau. Nhưng pin LifePO4 được đánh giá có phần nhỉnh hơn, chạy các thiết bị điện tốt hơn. | |
| Mức độ an toàn | Chỉ hoạt động tốt nhất đối với các thiết bị điện nhỏ, không phù hợp với sạc nhanh. Không ổn định về nền nhiệt nên dễ khiến pin bị đoản mạch, chập cháy | Được biết đến là dòng pin có khả năng làm mát nhanh nhất. Cực âm photphat giúp ích rất nhiều trong việc ngăn pin cháy nổ khi sạc quá mức. |
| Tốc độ phóng điện | Tốc độ xả thấp
Không được thiết lập năng lượng mặt trời. Làm giảm đi nhu cầu sử dụng của chúng trên thị trường. |
Tốc độ xả pin cao
Có thiết lập năng lượng mặt trời được gắn với lưới giúp quá trình xả pin dễ dàng hơn. |
| Mức ảnh hưởng tới môi trường | Được làm từ các nguyên liệu thô, không thể phân hủy sinh hoạt ( nói cách khác là không thể tái chế) | Được làm bằng vật liệu (đồng, than chì, sắt) không độc hại, dễ dàng tái chế. |
| Chi phí | Pin li-ion có chứa thành phần Coban ( nổi tiếng là chất liệu đắt đỏ) nên có giá thành cao | Pin LifePO4 có thành phần chính là photphat nên tiết kiệm và có tính kinh tế cao. |
Độ bền và tuổi thọ
Khi nhắc đến pin ô tô điện , điều mà khách hàng quan tâm nhiều nhất chính là độ bền và tuổi thọ của pin. Với 2 dòng pin phổ biến nhất cho ô tô điện hiện nay là pin lithium ion và pin LifePO4, thì vòng đời của Pin Po4 đang bỏ xa so với pin li-ion. Về thời lượng pin được đánh giá cũng gấp 2-3 lần. Điều này là do pin LifePO4 có thiết kế công nghệ cao giúp ổn định được nhiệt độ của pin xe trong quá trình hoạt động.
- Pin LifePO4 có thể sạc trung bình từ 1000 – 10000 chu kỳ sạc, đủ để sử dụng và xử lý nền nhiệt cao. Dòng pin này cũng được coi là xu hướng hot, tối tân nhất trong ngành công nghệ pin hiện nay.
- Trong khi đó, pin li-ion có vòng đời từ 500-1000 chu kỳ sạc, đủ để chạy được các linh kiện điện tử hàng ngày.
Cấu tạo của pin lithium
Pin lithium là gì? Là câu hỏi đã được giải đáp. Tiếp đến là cấu tạo của pin lithium? Pin Lithium bao gồm từ 4 thành phần chính như sau:
- Điện cực âm: Với các nguyên liệu chính từ than chì (hay còn gọi là graphene) và các chất cacbon khác. Điện cực âm có chức năng giữa các ion Lithium L+ ở bên trong tinh thể. Nó cũng giúp cho việc xác định công suất, điện áp của pin trở nên dễ dàng hơn. Đây cũng chính là nguồn chính của các ion Lithium.
- Điện cực dương: Có cấu tạo từ hợp chất oxit kim loại và các chất Liti như: LiMnO2, LiCoO2,…. Các chất này cho phép lưu trữ ion Lithium bên trong cực dương và dòng điện có thể chạy qua mạch ngoài.
- Chất điện phân: Có nhiệm vụ chính là dẫn điện ion Lithium giữa các cực dương với nhau. Có cấu tạo chính từ muối, các chất phụ gia và dung môi.
- Dải phân cách: Nó như một rào cản vật lý giữa cực âm và cực dương, không để chúng ở gần nhau và làm lẫn lộn nhiệm vụ của nhau. Thường được tạo ra từ nhựa PP hoặc PE.
Cấu tạo pin lithium ion
Pin Lithium-ion được tạo ra từ 4 bộ phận chính như sau:
- Điện cực dương (hay còn gọi là Cathode)
Vẫn sử dụng chất Liti làm nguyên liệu chính tương tự như pin lithium nhưng có thêm LiMnO4 bên trong cực dương. Nguyên tử lithium này sẽ liên kết với phân tử Oxide Coban giúp cho Lithium có thể tách ra nhanh chóng khi có dòng điện chạy qua.
- Điện cực âm (hay còn gọi là Anode)
Có nguyên liệu chính là than chì và vật liệu Cacbon có chức năng chính là lưu giữ các ion L+ bên trong tinh thể.
- Bộ phân tách
Hay còn gọi là màng phân cách vẫn có chất liệu từ nhựa PE hoặc PP. Dùng để phân cách giữa cực âm và cực dương. Tuy nhiên trên màng có chứa nhiều lỗ nhỏ để các ion Li+ có thể đi qua được. Đây chính là điểm khác biệt của bộ phân tách pin lithium ion so với pin lithium.
- Chất điện phân
Là chất lỏng lấp đầy hai cực và màng ngăn. Dung dịch điện phân này có chứa LiPF6 và các dung môi hữu cơ. Dung dịch được coi như vật dẫn các ion Li+ từ.
Chất điện phân là môi trường tốt để truyền ion lithium giữa cực âm và cực dương trong quá trình sạc và xả pin. Nguyên tắc cơ bản trong chất điện phân cho pin li-on là có độ dẫn ion tốt. Cụ thể độ dẫn ion liti ở mức 1-2 S/cm tại nhiệt độ phòng. Và tăng 30-40% khi nhiệt độ lên 40 độ, giảm nhẹ khi nhiệt độ xuống 0 độ C.
Cấu tạo pin LFP (LiFePo4)
Pin Lithium LiFePo4 được cấu tạo từ 8 thành phần chính như sau:
- Điện cực dương
- Điện cực âm
- Chất điện phân
- Màng phân cách
- Hơn thế
- Oxit kim loại liti (LiFePo4)
- Muối Lithium
- Màng Polymer
Ứng dụng vào thực tế
Đối với pin ion
- Pin cho xe máy: Dòng pin ắc quy Lithium ion có khả năng cung cấp điện cực tốt. Tuy chúng không được sử dụng rộng rãi bởi giá thành cao, nhưng cũng đang dần thay thế cho ắc quy truyền thống.
- Pin cho ô tô: Hầu hết các loại xe điện trở khách trong các khu du lịch hoặc xe điện chạy trên sân Golf đều sử dụng pin lithium. Nó được ứng dụng sử dụng nhiều trong động cơ đốt trong của ô tô điện.
- Pin cho xe nâng hoặc xe tải: Hiện nay giá thành của pin Lion khá cao nhưng do mang lại nhiều lợi ích nên càng được ứng dụng nhiều hơn trong cuộc sống. Chúng có thể tự ngắt sạc khi đầy, không cần thêm nước hoặc bảo dưỡng mà vẫn có thể hoạt động tốt.
Đối với pin sắt lithium
Đối với pin LifePO4 là dòng pin tiên tiến được nhiều chuyên gia đánh giá cao. Nên được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như: đèn pin, đèn khẩn cấp, hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời,….
Với những ưu điểm nổi bật như trọng lượng thấp, tuổi thọ dài hơn thì pin LFP đúng là sự lựa chọn hoàn hảo cho các mẫu ô tô điện hiện đại. Pin lithium là gì? Với tỷ lệ xả cao cực kỳ cần cho việc tăng tốc nên chúng được nhiều hãng xe chọn làm nguồn năng lượng chính cho sản phẩm ô tô điện.
Nổi bật như hãng Tesla sử dụng loại pin này cho một số mẫu xe của mình, ví dụ như Model 3, Model Y bản Standard Range. Hãng Toyota mới đây cũng giới thiệu mẫu ô tô điện bZ3 với pin LFP.
Cách sử dụng pin lithium đúng nhất
Nên xả cạn bình mỗi tháng 1 lần
Việc xả pin mỗi tháng sẽ giúp cho pin tăng được sức mạnh trong quá trình sử dụng lâu dài. Theo như khuyến nghị thì bạn không nên dùng pin xuống đến mức cạn kiệt, cũng không nên sạc pin tiếp khi đã đạt 100%.
Xả pin xuống mức 0% mỗi tháng một lần lại giúp cho hiệu chuẩn lại pin. Tăng khả năng đọc kết quả của pin. Hỗ trợ tốt nhất cho người sử dụng để không làm tổn hại đến vòng đời của chúng.
Với mức độ pin từ 40% – 80% được coi là lý tưởng và giúp duy trì tuổi thọ pin được lâu hơn. Và đặc biệt hơn là không nên để pin xuống dưới mức 20% rồi mới sạc. Bởi đây là mức nguy hiểm cho loại pin lithium.
Tắt các thiết bị khi sạc điện nếu có thể
Khi đã xác định pin ô tô điện cần sạc, hãy tắt tất cả các thiết bị hoàn toàn nếu không sử dụng đến. Điều này sẽ giúp quá trình sạc trở nên tốt và hiệu quả hơn. Bởi như vậy pin sẽ đạt đến ngưỡng ổn định mà không bị cản trở, giúp cho pin giữ được năng lượng lâu hơn.
Sạc khoảng 40%-50% khi muốn cất pin hay thiết bị
Trong trường hợp bạn không sử dụng thiết bị trong một thời gian dài. Hãy xả pin xuống còn ở mức 40-50%. Đây là mức được coi là hiệu quả nhất để bảo quản và duy trì “sức khỏe” cho pin. Cho phép việc pin tự phóng điện, giảm thiểu khả năng tiêu hao dung lượng.
