Hiện nay, có rất nhiều bình ắc quy được bày bán trên thị trường, trong số đó, không thể bỏ qua ắc quy lithium một loại ắc quy được đánh giá cao do sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội. Vậy, bình ắc quy pin lithium như thế nào? Cùng tìm hiểu về đặc điểm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy pin Lithium qua nội dung bài viết dưới đây nhé!
Ắc quy lithium là gì?
Ắc quy Lithium, hay còn gọi là ắc quy Li-on, hoặc ắc quy 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,… Không những thế, loại pin này đang được chú trọng phát triển trong quân đội, các ứng dụng của phương tiện di chuyển chạy bằng điện (như xe đạp điện, xe máy điện,…) kĩ thuật hàng không và hệ thống điện năng lượng mặt trời lưu trữ.
Cấu tạo ắc quy lithium
Bình ắc quy lithium được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên kích thước, công dụng, vật liệu tạo thành các điện cực,… Tuy nhiên, xét về cơ bản thì một bình hoàn chỉnh sẽ bao gồm nhiều ô riêng lẻ. Mỗi ô như vậy có cấu trúc hoàn toàn gống nhau, gồm những thành phần như sau:
- Điện cực dương (Positive electrode): Cực âm (cathode) chứa hợp kim oxit của kim loại lithium (liti – Li), nickel (niken – Ni) và cobalt (coban – Co). Những oxit kim loại này còn được gọi là kim loại chuyển tiếp.
- Điện cực âm (Negative electrode): Cực dương (anode) thường được làm bằng than chì (graphit).
- Chất điện phân (Electrolyte): Thường là muối của liti hexafluorophosphate hòa tan trong dung môi aprotic (dietyl cacbonat) để các ion Li di chuyển như vật mang điện.
- Bộ phân tách (Separator): Dùng để ngăn ngừa đoản mạch, thành phần này thường làm từ màng polyme và được lắp đặt giữa các điện cực. Bộ phân tách có tính thấm ion Li cao, với số lượng hấp thụ lớn.
Hình ảnh mô tả cấu tạo pin lithium
Nguyên lý hoạt động của ắc quy lithium
Hoạt động của bình ắc quy pin lithium chủ yếu dựa trên sự chuyển động liên tục của ion Li giữa các điện cực. Trong quá trình sạc/xả, dòng ion này cân bằng với dòng điện bên ngoài để đảm bảo các điện cực vẫn trung hòa về điện.
Quá trình sạc và xả của pin Li-on
Quá trình sạc
Ở quá trình này, các nguyên tử lithium không bị ion hóa di chuyển từ cực âm đến bộ phân tách và trở lại cực dương. Tại đây, nguyên tử này bị chèn giữa các phân tử than chì (quá trình xen kẽ – intercalation) và được kích hoạt bằng dòng điện một chiều đến khi đạt dòng định mức. Ở điện áp cuối quá trình sạc, các nguyên tử lithium được duy trì khi dòng điện sạc giảm. điều này giúp hạn chế hỏng hoặc quá nhiệt nhờ trang bị thiết bị sạc điện tử hoặc bảo vệ.
Quá trình xả
Khi ắc quy lithium đang trong quá trình xả, hiểu đơn giản là một thiết bị nào đó được kết nối với bình đang sử dụng năng lượng thì nguyên tử lithium ở cực dương tách ra một electron. Electron này được đưa ở về cực âm thông qua mạch ngoài, còn ion Li sẽ di chuyển từ cực dương → chất điện phân và bộ phân tách → cực âm. Các electron khi di chuyển đến cực âm qua ion kim loại chuyển tiếp bị ion hóa mạnh mẽ.
Xem thêm: Các công nghệ sản xuất bình ắc quy
Ưu điểm của ắc quy lithium so với ắc quy chì
Hiện nay, bình ắc quy pin lithium được nhiều người sử dụng bởi những ưu điểm sau đây:
- Thân thiện với môi trường: Nhờ khả năng tái sử dụng mà pin lithium có thể tiết kiệm đáng kể chi phí tiêu hủy kim loại chì như các loại ắc quy thông thường. Từ đó, gây ích ảnh hưởng hơn đến môi trường.
- Điện áp cao: Cung cấp mức điện áp tối đa khoảng 3,7 – 3,8V, cải thiện hơn so với các loại pin thông thường.
- Tuổi thọ cao: Vòng đời bình ắc quy lithium có thể lên đến hơn 2.000 lần, phụ thuộc vào nhu cầu và điều kiện sử dụng.
- Cung cấp năng lượng lớn: Mức năng lượng tối đa cung cấp khoảng 555Wh/kg, nhiều hơn đáng kể so với các loại ắc quy chì thông thường.
- Độ an toàn cao: Ngoài khả năng bảo vệ môi trường, ắc quy lithium được ứng dụng công nghệ hiện đại giúp đảm bảo độ an toàn và hạn chế cháy nổ.
So sánh pin Lithium với ắc quy chì
| Pin Lithium | Ắc quy chì | |
| Độ bền | Khoảng 4 – 5 năm | Khoảng 1 năm |
| Mật độ năng lượng sạc – xả | 20 Wh/kg, chịu được dòng xả lớn dạng xung (trong thời gian ngắn) và chịu tải cao. | 32 Wh/kg, chỉ chịu được dòng xả nhỏ và khả năng chịu tải kém. |
| Thời gian sạc |
|
|
| Khối lượng | Nhẹ, khoảng 3 – 4 kg | Khá nặng, 12 – 15 kg |
| Khả năng chống nước | Có | Không |
| Bảo hành | Tùy nhà sản xuất (thời gian lâu) | Tùy nhà sản xuất (thời gian ngắn) |
| Khả năng chống cháy nổ | Cao | Thấp |
| Ảnh hưởng môi trường |
|
|
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 ắc quy chì chỉ khoảng 1 năm.
Trên đây là những thông tin chia sẻ về pin Lithium là gì và một số loại bình ắc quy Lithium cho xe đạp, xe máy điện mà Ắc Quy Gia Phát vừa giới thiệu. Bạn cần tư vấn chi tiết về sản phẩm thì hãy liên hệ với chúng tôi.
