Li-ion là loại pin ít phải bảo trì, một lợi thế mà hầu hết các nhà hóa học khác không thể có được. Pin không có bộ nhớ và không cần vận động (cố ý xả hết pin) để giữ pin ở trạng thái tốt. Khả năng tự xả thấp hơn một nửa so với hệ thống dựa trên niken và điều này giúp ích cho các ứng dụng đo nhiên liệu. Điện áp di động danh nghĩa 3,60V có thể cấp nguồn trực tiếp cho điện thoại di động, máy tính bảng và máy ảnh kỹ thuật số, mang lại sự đơn giản hóa và giảm chi phí so với các thiết kế đa tế bào. Hạn chế là cần có mạch bảo vệ để ngăn chặn sự lạm dụng cũng như giá thành cao.
Các loại pin Lithium-ion
Hình 1 minh họa quá trình này.
Li-ion là loại pin ít phải bảo trì, một lợi thế mà hầu hết các nhà hóa học khác không thể có được. Pin không có bộ nhớ và không cần vận động (cố ý xả hết pin) để giữ pin ở trạng thái tốt. Khả năng tự xả thấp hơn một nửa so với hệ thống dựa trên niken và điều này giúp ích cho các ứng dụng đo nhiên liệu. Điện áp di động danh nghĩa 3,60V có thể cấp nguồn trực tiếp cho điện thoại di động, máy tính bảng và máy ảnh kỹ thuật số, mang lại sự đơn giản hóa và giảm chi phí so với các thiết kế đa tế bào. Hạn chế là cần có mạch bảo vệ để ngăn chặn sự lạm dụng cũng như giá thành cao.
Pin lithium-ion ban đầu của Sony sử dụng than cốc làm cực dương (sản phẩm than đá). Kể từ năm 1997, hầu hết các nhà sản xuất Li ion, bao gồm cả Sony, đã chuyển sang sử dụng than chì để đạt được đường cong phóng điện phẳng hơn. Than chì là một dạng carbon có chu kỳ ổn định lâu dài và được sử dụng trong bút chì. Nó là vật liệu cacbon phổ biến nhất, tiếp theo là cacbon cứng và mềm. Cacbon ống nano vẫn chưa được sử dụng thương mại trong Li-ion vì chúng có xu hướng vướng víu và ảnh hưởng đến hiệu suất. Một loại vật liệu trong tương lai hứa hẹn sẽ nâng cao hiệu suất của Li-ion là graphene.
Hình 2 minh họa đường cong phóng điện áp của Li-ion hiện đại với cực dương than chì và phiên bản than cốc đời đầu.
Một số chất phụ gia đã được thử nghiệm, bao gồm các hợp kim gốc silicon, để nâng cao hiệu suất của cực dương than chì. Phải mất sáu nguyên tử carbon (than chì) để liên kết với một ion lithium; một nguyên tử silicon có thể liên kết với bốn ion lithium. Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết, cực dương silicon có thể lưu trữ năng lượng gấp 10 lần năng lượng của than chì, nhưng sự giãn nở của cực dương trong quá trình tích điện là một vấn đề. Do đó, cực dương silicon nguyên chất không thực tế và chỉ 3–5% silicon thường được thêm vào cực dương của cực dương gốc silicon để đạt được vòng đời tốt.
Việc sử dụng lithium-titanate có cấu trúc nano làm phụ gia cực dương cho thấy tuổi thọ chu kỳ đầy hứa hẹn, khả năng chịu tải tốt, hiệu suất nhiệt độ thấp tuyệt vời và độ an toàn vượt trội, nhưng năng lượng riêng thấp và chi phí cao.
Thử nghiệm với vật liệu cực âm và cực dương cho phép các nhà sản xuất tăng cường các đặc tính bên trong, nhưng một cải tiến này có thể ảnh hưởng đến một cải tiến khác. Cái gọi là “Tế bào Năng lượng” tối ưu hóa năng lượng (công suất) cụ thể để đạt được thời gian chạy dài nhưng ở mức công suất cụ thể thấp hơn; “Power Cell” cung cấp năng lượng đặc biệt nhưng ở công suất thấp hơn. “Tế bào lai” là một sự thỏa hiệp và cung cấp một chút của cả hai.
Các nhà sản xuất có thể đạt được năng lượng riêng cao và chi phí thấp tương đối dễ dàng bằng cách thêm niken thay cho coban đắt tiền hơn, nhưng điều này làm cho tế bào kém ổn định hơn. Mặc dù một công ty mới thành lập có thể tập trung vào năng lượng riêng cao và giá thấp để nhanh chóng được thị trường chấp nhận nhưng độ an toàn và độ bền không thể bị tổn hại. Các nhà sản xuất có uy tín đặt tính toàn vẹn cao về an toàn và tuổi thọ.
Hầu hết các loại pin Li-ion đều có chung thiết kế bao gồm điện cực dương oxit kim loại (cực âm) được phủ lên bộ thu dòng nhôm, điện cực âm (cực dương) làm từ carbon/than chì phủ trên bộ thu dòng đồng, bộ phân tách và chất điện phân. làm từ muối lithium trong dung môi hữu cơ. Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập teda Battery.com.
Bảng 3 tóm tắt những ưu điểm và hạn chế của Li-ion.
Thời gian đăng: 26/06/2022