Tìm hiểu về pin Li-on và cách tăng tuổi thọ pin

Ngày nay với sự phát triển chóng mặt của công nghệ số, cả về linh kiện và phần mềm thì công nghệ pin có thể nói là vẫn giậm chân tại chỗ. Với sự phổ biến của pin Li-on trong hầu như tất cả các thiết bị công nghệ thì việc tìm hiểu về nó là điều cần thiết.

Hôm nay, chúng ta cùng tìm hiểu về pin Li-on nhé!

Pin Li-on là gì?

Pin Li-on (lithium-ion) làm việc dựa trên hiện tượng di chuyển của các điện tích âm và dương. Trên lý thuyết thì quá trình này sẽ diễn ra mãi mãi mà không tổn hao đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ có pin không bao giờ bị chai nhưng theo các chu kỳ nạp-xả và do sự tăng nhiệt và thời gian thì hiệu suất giảm theo thời gian (đây chính là lý do sao mà pin chúng ta dùng nhiều khiến pin kém đi)

Việc tính tuổi thọ pin bằng chu kỳ  là không thuyết phục vì một xả có thể thay đổi trong chiều sâu(tức là sạc trong thời gian dài hay ngắn) và không có tiêu chuẩn được định nghĩa rõ ràng thế nào là một chu kỳ. Thay vì tính chu kỳ, một số pin trong thiết bị công nghiệp được đóng dấu ngày, nhưng phương pháp này là không đáng tin cậy hoặc vì nó bỏ qua điều kiện môi trường. Một pin có thể xác định sai trong thời gian quy định do sử dụng nặng(nạp-xả liên tục)  hoặc điều kiện nhiệt độ không thuận lợi(nhiệt độ quá cao hay quá thấp), nhiệt độ quá cao làm cho pin mau hết còn quá thấp thì không dung được.

Hiệu suất của pin được đo dung lượng pin, một chỉ số sức khỏe pin tốt nhất. Nội trở và tự xả cũng đóng một vai trò nhưng với hiện đại Li-ion những chỉ số này mang ý nghĩa thấp hơn trong việc dự đoán hết pin. Hình 1 cho thấy sự sụt giảm công suất 11 pin Li-polymer đã được nạp-xả tại một phòng thí nghiệm Cadex. Các pin 1500mAh cho điện thoại thông minh đầu tiên được sạc bởi dòng điện có trị 1500mA (1C)     4.20V/cell và cho phép bão hòa ở 0.05C (75mA) như một phần của quá trình sạc. Sau đó pin đã được xả ra ở 1500mA-3.0V/pin, và chu kỳ được lặp đi lặp lại

Thử nghiệm trên 11 viên pin qua 250 lần nạp-xả (đầy)

Mặc dù một pin nên cung cấp công suất 100% trong năm đầu tiên hoạt động, người ta thường thấy thấp hơn so với năng lực quy định, và thời gian trôi qua có thể đã góp phần vào sự mất mát này. Ngoài ra, các nhà sản xuất có xu hướng đánh giá quá pin của họ, vì biết rằng rất ít khách hàng phàn nàn. Trong thử nghiệm trên, sự mất mát công suất dự kiến ​​của pin Li-ion đã trải qua 250 chu kỳ và pin thực hiện như mong đợi.

Tương tự như một thiết bị cơ khí dễ hư nhanh hơn khi  sử dụng nhiều và cho công việc quá công suất, điều này cũng đúng với độ sâu của xả (Depth of Discharge). DoD thấp,  pin sẽ kéo dài. Nếu có thể, tránh xả đầy (kéo pin về dưới 10%) và sạc pin thường xuyên hơn trong quá trình sử dụng.  Xả từng lần trên Li-ion là ổn-điều này nghĩa là bạn cứ sạc pin rồi dung bình thường là tốt rồi, pin không có tính nhớ và pin không cần xả định kỳ để kéo dài tuổi thọ pin. Do pin Li-on là thế hệ pin mới nên việc sạc đầy “8 tiếng trong lần đầu và 1 tuần xả cạn 1 lần” như các nhân viên bán hàng là hoàn toàn sai, việc này chỉ là cục pin của bạn may chai hơn mà thôi!

Bảng 2 so sánh số lượng các chu kỳ xả / nạp pin Li-ion cung cấp ở các DoD (depth of discharge) trước khi dung lượng pin giảm xuống 70%. Số lượng các chu kỳ xả phụ thuộc vào nhiều điều kiện, bao gồm điện áp sạc, nhiệt độ và dòng tải. Không phải tất cả các hệ thống pin Li-ion đều có chung điều kiện như nhau.

Depth of discharge(DoD)

Chu kỳ nạp-xả

100% DoD

50% DoD

25% DoD

10% DoD

300 – 500

1,200 – 1,500

2,000 – 2,500

3,750 – 4,700

Lithium-ion bị áp lực khi tiếp xúc với nhiệt, do đó, không giữ pin ở điện áp phí cao. Một ở pin trên 30 ° C (86 ° F) được coi là nhiệt độ cao và đối với hầu hết Li-ion, điện áp trên 4.10V/pin được coi là điện áp cao. Sử dụng pin ở nhiệt độ cao và viên pin luôn trong tình trạng nạp đầy một thời gian dài có thể làm mau cạn hơn. Bảng 3 cho thấy sự hao hụt dung lượng pin như một hàm theo nhiệt độ và SoC.                               

Nhiệt

40% Sạc

100% Sạc

0°C

25°C

40°C

60°C

98%

96%

85%

75%

94%

80%

65%

60%
(sau 3 tháng)

 

 

 

Đa phần pin Li-ion được sạc 4.20V/cell   mỗi lần giảm 0.10V/cell  khi tăng gấp đôi vòng đời. Ví dụ, một pin lithium-ion sạc4.20V/cell thường 300-500 chu kỳ. Nếu chỉ nạp 4.10V/cell, tuổi thọ có thể được kéo dài đến 600-1,000 chu kỳ; 4.00V/cell sẽ có 1,200-2,000 chu kỳ 3.90V/cell 2,400-4,000 chu kỳ. Bảng 4 tóm tắt những kết quả này. Các giá trị ước tính phụ thuộc vào loại pin li-ionĐ

Mức độ sạc (V/cell)

Chu kỳ sạc

Dung lượng pin khi sạc đầy

[4.30]

4.20

4.10

4.00

3.92

[150 – 250]

300 – 500

600 – 1,000

1,200 – 2,000

2,400 – 4,000

[110%]

100%

90%

70%

50%

Vì lý do an toàn, pin lithium-ion không thể vượt quá 4.20V/cell. Nếu  điện áp vượt ngưỡng 4.2 V sẽ làm tăng công suất, quá điện áp sẽ rút ngắn thời gian hoạt động và mức an toàn. Hình 5 thể hiện tính chu kỳ như một hàm theo điện áp phí. Tại 4.35V, số chu kỳ bị giảm một nửa

Điện áp sạc cao hơn tăng dung tích pin (>100%) nhưng làm giảm vòng đời và  chỉ tiêu an toàn

 

Bộ sạc cho điện thoại di động, máy tính xách tay, máy tính bảng và máy ảnh kỹ thuật số sạc pin Li-ion ở 4.20V/cell. Điều này cho phép công suất tối đa (100%), người tiêu dùng muốn có thời gian chạy tối ưu. Trong ngành công nghiệp thì quan tâm hơn đến tuổi thọ và có thể chọn ngưỡng điện áp thấp hơn. Vệ tinh và xe điện là những ví dụ mà tuổi thọ là quan trọng hơn năng lực.

Sạc 4.10V/cell pin giữ công suất ít hơn khoảng 10 % so với 4.20V. Về tuổi thọ pin tối ưu, giới hạn điện áp 3.92V/cell hoạt động tốt nhất nhưng khả năng sẽ chỉ có khoảng một nửa so với  4.20V/cell (3.92V/cell được dùng để loại bỏ tất cả các áp lực liên quan đến điện áp lên pin).
Ngoài việc chọn các ngưỡng điện áp tốt nhất phù hợp cho một ứng dụng nhất định, Li-ion không nên nạp liên tục ở mức trên  4.20V/cell trong một thời gian dài. Khi sạc đầy, tháo pin ra và cho phép điện áp để trở lại một mức độ tự nhiên như việc thư giãn sau khi tập thể dục vậy.

Tôi có thể làm gì?

– Tránh tiếp xúc với nhiệt độ cao vì pin có thể “căng thẳng” hơn (nhanh chóng  hết pin hơn) như là để điện thoại trong chiếc xe hơi nóng, đặc biệt là nếu tiếp xúc với ánh mặt trời. Khi không sử dụng, để pin ở nơi mát mẻ. Cho việc bảo quản pin lâu dài, các nhà sản xuất đề nghị sạc 40%. Điều này cho phép tự xả trong khi vẫn giữ lại đầy đủ năng lượng để giữ cho các mạch bảo vệ hoạt động. Pin cũng tiếp xúc với nhiệt độ cao khi sạc trên bộ sạc không dây. Việc chuyển năng lượng từ một tấm sạc cho thiết bị di động  chỉ được 70 đến 80%, còn lại từ 20 đến 30 % bị mất chủ yếu là thất thoát thông qua tỏa nhiệt.
– Sạc từ 0.7-1 C(trong đó 1C là 1500mAh). Hiện nay các pin siêu tốc chính hang cũng có tốc độ chỉ khoảng <1500 mAh.

– Bộ sạc thương mại không cho phép thay đổi giới hạn điện áp sạc. Thêm tính năng này sẽ có lợi thế, đặc biệt là máy tính xách tay như một phương tiện để kéo dài tuổi thọ pin. Khi chạy trên chế độ AC, người dùng có thể chọn chế độ “sống lâu” (long life mode) và pin sẽ sạc ở 4.00V/cell cho công suất chế độ chờ khoảng 70 %. Trước khi đi du lịch, người sử dụng nên sạc ở “chế độ sạc đầy” mang điện tích tới 100%.

– Một cách khác để kéo dài tuổi thọ pin là tháo pin từ máy tính xách tay khi chạy trên chế độ AC. Tất nhiên chỉ làm điều này nếu đảm bảo mạng lưới điện bạn không bao giờ cúp hoặc có bộ nguồn phát dự phòng vì lý nếu tháo pin mà cúp điện dữ liệu chưa kể là hỏng hóc linh kiện. Đặt một cái thước hay bộ tản nhiệt theo máy tính xách tay sẽ cải thiện lưu thông không khí và giữ mát thiết bị. Điều này có lẽ áp dụng bên nước ngoài được còn ở Việt Nam mất điện không báo trước là chuyện bình thường.
“Tôi có nên ngắt kết nối máy tính xách tay của tôi từ mạng lưới điện khi không sử dụng?”

Nhiều người hỏi. Trong những trường hợp bình thường này là không cần thiết bởi vì một khi pin lithium-ion sạc đầy sẽ sạc rời rạc từng hồi và chỉ sạc khi giảm quá điện áp pin cho phép (tùy từng nhà sản suất quy định, có thể là dưới 90% hay 80% thì sạc). Hầu hết người dùng không tháo bỏ nguồn AC và điều này là an toàn.

Công nghệ pin cho tương lai…

Các nhà nghiên cứu của đại học Illinois đang phát triển một loại pin mới có dung lượng cao hơn 30 lần và sạc nhanh gấp 1.000 lần công nghệ pin hiện tại. Nếu có thể được ứng dụng sớm trong tương lai, công nghệ pin này có thể thay đổi hoàn toàn thế giới công nghệ. Các bạn có thể theo dõi kĩ hơn ở bài viết này.

 

*Nguồn:  http://batteryuniversity.com

Check Also

Sony chuẩn bị ra mắt hai cảm biến full-frame mới: 36MP và 60MP, quay phim 8K 60fps

Trang sonyalpharumor vừa đăng tải thông tin về hai mẫu cảm biến full-frame mới của …

Sony hợp tác với Seiko, ra mắt đồng hồ điện tử và đồng hồ cơ với dây đeo thông minh wena

Sony vừa thông báo hợp tác với thương hiệu đồng hồ nổi tiếng Seiko, phát …

12 comments

  1. Như kiểu Google Translate rồi chỉnh lại í, đọc khó chịu quá 😀

    • bài viết đầu tay của mình nên chắc chắn có nhiều sai sót, hehe

      • Bác Google chỉ phụ trợ thôi ! Đầu tư công sức tý để a e đọc cho đáng. Thi thoảng buồn, mình cũng hay kiểm đoạn tiếng anh cho bác Google dịch để làm chuyện cười cho bớt stress. Thanks bạn vì công copy paste

  2. sắp tới sẽ có loại pin sạc chưa tới…1 giây là full nhé mấy thánh 😀 ,Đức đang nghiên cứu .cơ bản là đã thành công

    • thế nhưng để áp dụng rộng khắp thế giới về đến được người dùng của VN thì thời gian nó sẽ là rất lâu nữa

      • vấn đề bây giờ là muốn sạc nhanh thì phải bơm vào 1 công suất rất lớn, mạch điện tử bây giờ chưa thể chịu lượng công suất lớn vậy 😀

  3. đa số dt sony giờ dùng pin li-poly thì phải mà

  4. vừa mua con tx đc hơn thág mà pin thấy vẫn hơi hơi kém. chơi temple run 2 lên đến tầm 10củ điểm là mât khỏag 10% pin, nhưg tính ra nếu chơi từ 100% đến 0% thỳ trụ đc 3h. toàn phải dùg dén dén ms đc 1 ngày ko là 1 ngày 2 lần sạc. thế là pin mình có tốt ko nhỷ, biết pin mới nó chưa ổn nhưg mà hết pin nhanh quá sợ chai bố nó mất r

    • do khí hậu nhiệt đới nước mình nóng ẩm nhiều tạo điều kiện bất lợi cho pin hoạt động đó bác 😀 còn vấn đề vô tư, thế hệ pin mới rất tốt (theo chính khuyến cáo của Sony) nên sạc nhiều cũng không sao

  5. Doc chang hieu deo gi. Dung google dich ngu vai dai ra !

  6. toan post bai vo van !

  7. Đàm Ích Đảng

    PIN con SONY Xperia V của mình đọc thông số thì là PIN Lion nhỉ? nhưng chắc nó cũng ngon hơn Li Polyme đời ngày xưa à? ko biết có đúng ko

Leave a Reply