Những điều cần biết vềPin
Lithium Ion
Pin luôn là một vấnđề nhức nhối cho bất cứmột thiết bị điện tửnào, có
thểbạn hạnh phúc với chiếc máy của mình, nó tốt, nó đẹp, nó thời trang
nhưng rồi thiết bị đó cũng sẽngừng hoạtđộng vào một ngày nào đó. Lý do ư,
nếu máy không hỏng thì pin cũng sẽhỏng (chai) và bạn gần nhưkhông thể
tìm được một viên pin có dung lượng, cấu trúc, giao tiếp tương đương để
thay thế. Vậy tại sao pin lại hỏng? Để tìm hiểu vềvấnđề này, trước hết chúng
ta cần biết nguyên tắc hoạtđộng của nó.
Nguyên tắc hoạtđộng:
Chúng ta sẽchỉnhắcđến pin sạcở đây thôi, đặc biệt là loại pin Lithium Ion được
sửdụng rộng rãi trong hầu hết các thiết bị điện tử. Loại pin này là sựkết hợp của
cực âm (cathode, làm từlithium) và điện cực dương (anode làm từcarbon). Khi
bạn sạc pin, nguồnđiện sẽ đẩy lùi ion từcathode sang anode và lưu trữtạiđây.
Quá trình sửdụng đi theo chiều ngược lại, ion sẽ đi từanode quay trởlại cathode
để tạo ra năng lượng. Tất nhiên, đây là cách nói hình tượng cho dễhiểu còn trong
thực tế, việc tái tạo năng lượng là hàng loạt các phảnứng hóa học khác nhau diễn
ra đồng thời.
Vậy tại sao Lithium lạiđược sửdụng? Đó là vì đây là một trong những nguyên liệu
phù hợp nhất cho việc chếtạo pin, nó nhẹ, gọn, lưu trữ được nhiều năng lượng
trong một lần sạc và có thểtái sửdụng hàng trăm lần trước khi hỏng. Pin Lithium
có thời gian sửdụng lâu nhưng con sốnày cũng có giới hạn của nó.
Tại sao pin hỏng?
Pin đã bắtđầu quá trình hỏng của mình ngay từgiây phút đầu tiên nó rời khỏi nhà
máy. Đây là một chân lý mà bạn phải hiểu và không thểlàm cách nào để khắc phục
điềuđó. Xin hãy lưu ý rằng ngay cảkhi bạn ít sửdụng, chỉsạc vài lần trong năm thì
cũng không có cách nào cứuđược những viên pin Lithium Ion này đâu. Nếu bạn sử
dụng pin thường xuyên (dùng không cẩn thận, sạcẩu) thì có thểnhững viên pin
này không sống đượcđến 2 năm tuổi (pin mất từ1/3 dung lượng trởlên sẽ được
coi là pin chai). Không một phảnứng hóa học nào là hoàn hảo, nó sẽgây ra hiện
tượng mất năng lượng, từ đó dẫnđến các hệquảkhông mong muốn. Nguyên lý
hoạtđộng của pin vốn dựa trên các phảnứng hóa học tất nhiên cũng không là
ngoại lệ.
Ông Isidor Buchman, chủtịch công ty chuyên vềchuẩnđoán và phân tích pin là
Cadex cho biết: "Các phảnứng hóa học khi sạc và xảpin sẽlàm phát sinh tạp chất
và chính lượng tạp chất này là tác nhân làm cản trợsựdi chuyển của luồng ion di
chuyển, qua đó làm cho pin bịchai và thậm chí là không thểsửdụng". Ông này
cũng nói thêm là các tạp chất này xuất hiện rất nhiều trên bềmặt của các điện cực.
Để cho dễhiểu hơn thì chúng ta sẽ đi sâu hơn một chút. Những gì mà Buchman nói
có nghĩa là các sựcho và nhận ion liên tục của vật liệu lithium sẽlàm cho cấu trúc
của chúng bịbiếnđổi, khó lòng tiếp nhận các đợt trao đổi ion tiếp theo. Hệquảlà
các cathode vốnđược làm từlithium sẽbịthoái hóa từtừbởi những phảnứng hóa
học không thểtránh được. Nó cũng gần tương tựnhưviệc bạn liên tục nhúng một
miếng vải xuống nước rồi vắt trong khoảng 100 lần hay hơn thế, tất nhiên là miếng
vảiđó sẽbịxơcứng và không còn dùng được.
Không chỉcó vậy, sựlặpđi lặp lại của các phảnứng hóa học bên trong viên pin sẽ
tạo ra những mảng kim loại hòa tan không mong muốnởcathode và một phần nào
đó ở cảadode nữa. Các chấtđiện phân trong pin thường có xu hướng phân hủy sau
một thời gian dài. Các hợp chất này sẽbịoxy hóa ởcathode và tạo ra những mảng
gỉnhằm chặnđường di chuyển của ion, một hiện tượng mà bạn sẽquen thuộc hơn
với cái tên "sự ăn mòn". Hệquảxảy ra cho viên pin thậtđáng sợ, hàng loạt các điện
cực già cỗi, chấtđiện phân bịphân hủy và một bềmặt bị ăn mòn.
Theo Buchman, sựphân hủy trên là một phần của tất yếu của công nghệchếtạo
pin trong thờiđiểm hiện tại. Nhưng có lẽmọi việc cũng chưađến mức tệquá mức.
"Người dùng không muốn bỏra quá nhiều tiền, do vậy mà pin phải rẻ đủ để ai cũng
có thểtiếp cận. Những viên pin này cũng phải có khảnăng hoạtđộng trong một
thời gian dài vì không ai có thểsửdụng một máy tính xách tay hay điện thoại với
thời lượng pin chỉ1 tiếng. Nhưng một mức giá rẻkhông cho phép các nhà sản xuất
chếtạo ra những sản phẩm với nhiều cải tiến, người dùng không muốn mang theo
một viên pin lớn hơn và những viên pin hiện tại chính là câu trảlời cho việcđó. Có
thểcoi đây là một sự đánh đổi của chúng ta vậy.
Hơn thếnữa, vòng đời của những thiết bị điện tử đã bịrút ngắnđi khá nhiều. Hầu
hết chúng ta đềuđổiđiện thoại sau 2 năm, khi mà hợpđồng hết hạn và dễdàng có
được một chiếcđiện thoại mới (ởMỹ). Và đối với rất nhiều người tiêu dùng, một
chiếc máy tính xách tay cũng nhanh chóng trởnên lỗi thời trong khoảng thời gian
đó. Hãy nghĩthếnày và bạn sẽcảm thấy thoải mái hơn với những nhà sản xuất pin:
chiếc máy nghe nhạc của bạn vẫn làm việc tốt sau 2 năm hoạtđộng nhưng bạn vẫn
muốn mua một chiếc máy mớiđúng không? Chiếc máy tính MacBook 13 inch đời
đầu vẫn chạy tốt nhưng tại sao ta lại không bán nó điđể mua một chiếc MacBook
Air mới thời trang hơn nhỉ?Đó chính là những lý do vì sao chúng ta không nhắc
nhiều vềtuổi thọcủa pin cho dù nó khá là tệlậu và nghiêm trọng.
Một tương lai tươi sáng hơn:
Theo Buchman, giới hạn vềsốlần sạc của một viên pin lithium ion đã gầnđiđến
mức giới hạn của nó nhưng chúng ta vẫn còn cảmột chân trời mớiđể khám phá về
những công nghệkhác. Hầu hết các nghiên cứu gầnđâyđều tập trung vào cathode
bởi vì vật liêu sửdụng chếtạo adode gần nhưkhông đổi, vẫn là các-bon nhưtừ
trướcđến nay. Dù vậy thì một sốnhà khoa học vẫnđã bổsung thêm silicon và
adode nhằmđạtđược mậtđộ lưu trữnăng lượng cao hơn hiện tại.
Hơn nữa, sựphát triển của xe điện/xe lai (hybrid) cũng tạo tiềnđề cho việc nghiên
cứu pin. Không giống với các nhà sản xuất máy tính, những công ty ô tô không thể
bán cho khách hàng một chiếc xe sẽhỏng chỉtrong vài năm ngắn ngủi, chính vì vậy
mà càng ngày càng có nhiều tiềnđượcđưa vào quá trình nghiên cứuđể pin trởnên
mạnh mẽhơn, dung lượng lớn hơn và đặc biệt là có thời gian sửdụng lâu hơn.
Và ngay cảthói quen của người dùng tiêu cũng có thểthay đổi (phần này dành cho
thịtrường Mỹ). Khi mà các hợpđồng điện thoại trởnên dài hơn, biến mất hay cuộc
đua vềcấu hình chậm lại, có thểkhách hàng sẽkhông phải "khổsở" tìm kiếm thiết
bịmới nữa và họsẽcần một sản phẩm có vòng đời lâu hơn. Và nhưcác nhà sản
xuất xe hơiđang phải vật lộn với công nghệpin, các nhà sản xuất thiết bị điện tử
cũng sẽphải thếthôi.
Trong khi chờ đợi các nhà sản xuất cải thiện thì chúng ta vẫn phải sống chung với
lũ, chính vì vậy mà sẽcó một bài viết khác hướng dẫn bạn sửdụng pin làm sao cho
hợp lý, tốiưu hóa thời gian sửdụng cũng nhưvòng đời của nó. Bạn hãy chờnhé!