Pin Lithium là gì mà tại sao từ khóa này lại xuất hiện nhiều trên công cụ tìm kiếm khi ta bấm từ “Pin”. Bởi việc thiết bị như xe máy điện đang ngày càng được quan tâm nhiều hơn gần đây nên đã khiến cho nhiều khách hàng tìm đến từ khóa này.
Nếu bạn đang cần có các thông tin của loại Pin này vậy thì hãy cùng chúng tôi đi qua khái niệm, lịch sử hình ảnh cùng với cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin nhé.
Pin Lithium là gì ?
Pin Lithium viết tắt là LIB hay còn được dân trong ngành gọi là pin li-on. Đây là công nghệ được phát triển hiện đại cái cốt lõi là Ion Lithium và điều đặc biệt là pini này có thể sạc trực tiếp được.
Pin ngày nay thường được sử dụng nhiều trong máy tính, máy chụp ảnh kiểu mới hay máy tính loại mới,… Pin còn được chú trọng trong việc ứng dụng chức năng trong phương tiện di chuyển như: Ô tô điện, xe máy và xe đạp điện,…
Lịch sử phát triển của pin Lithium ion
Trước khi đi vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động thì chúng ta hãy cùng nhau quay về lại năm 1970, nơi mà góp phần xây dựng lên nền móng vững chắc cho sự phát triển sau này. Thì trong giai đoạn đó Mr. Stanley Whittingham nhà hóa học người Anh làm việc cho Exxon.
Ông Stanley đã dùng Titan Sulfua và kim loại Lithi làm điện cực nhưng lại thất bại do không thể ứng dụng vào trong thực tiễn. Bởi titan Sulfua cần được tổng hợp trong chân không nên để thực hiện dự án này cần phải tốn đến 1000 USD/ 1kg disulfua trong giai đoạn năm 1970.
Ngoài ra, do nguyên do nữa là titan disulfua sau khi phản ứng và tạo ra hợp chất hidro sunfua gây ra mùi khó chịu khi bay ra ngoài không khí nên vì thế mà dự án đã bị ngừng.
Thì cho mãi đến năm 1980 thì ông John Goodenough người Mỹ là giáo sư ngành vật lý đã phát minh ra loại pin Lithium khác. Pin được ra nhờ sự kết hợp của lithium coban oxit giúp phân tử Li+ có thể di chuyển từ cực này này sang cực kia.
Và vào năm 1983 thì giáo sư Mejio là ông Akira Yoshino người Nhật Bản đã tạo ra pin nguyên mẫu có thể kết hợp lithium cobalt oxit cùng polyacetylene làm cực dương. Nguyên mẫu này mang trong mình vật liệu ở phần cực dương không chứa liti và ngăn ion liti di chuyển từ cực âm vào cực dương khi sạc.
Phát minh của ông Akira Yoshino chính là tiền thân của dòng pin Lithium sau này.
Sau khi được phát minh và cảm thấy có thể đem vào thực tiễn thì năm 1991 sản phẩm đã được đem ra thị trường bởi công ty Sony Energytec. Để rồi ngày nay đã trở thành dòng pin thống lĩnh và không thể thiếu trong thị trường xe điện ngày nay.
Cấu tạo của pin Lithium ion
Về phần tổng quát của pin sẽ bao gồm 1 cực dương với 1 cực âm đi kèm cùng với bộ phân tách, chất điện phân cùng với hai bộ thu dòng điện.
Chi tiết trong điện cực dương tiếng anh gọi là Cathode
Điện cực dương được kết hợp từ hai vật liệu là LicoO2 và LiMnO4 với cấu trúc phân tử bao gồm Oxide và Coban được liên kết với nguyên tử Lithium. Khi có dòng điện đi qua thì nguyên tử Lithium sẽ nhanh chóng tách khỏi cấu trúc và tạo thành ion dương Li+.
Chi tiết trong điện cực âm tiếng anh gọi là Anode
Điện cực âm được tổng hợp từ Than Chì và các vật liệu phân tử Cacbon với chức năng lưu giữ các ion Li+ trong tinh thể.
Chi tiết trong bộ phân tách
Bộ phân tách hay còn được gọi là màng ngăn cách điện, được làm từ nhựa PE và PP nằm ở giữa cực dương và cực âm. Bộ phân tách có nhiều lỗ nhỏ với chức năng ngăn cách hai cực tuy nhiên vẫn sẽ cho Li+ đi qua.
Chi tiết trong chất điện phân
Chất lỏng ở giữa hai cực và màng phân cách chính là chất điện phân. Trong chất điện phân có chứa 2 dùng dịch là LiPF6 và dung môi hữu cơ.
Chất điện phân đóng vai trò như môi trường truyền tải ion Li+ giữa 2 đầu cực trong quá trình sạc và sử dụng pin. Nguyên tắc trong dung dịch điện ly phải có độ vẫn ion tốt cụ thể như dẫn ion liti ở mức 1-2 S/cm ở nhiệt độ phòng.
Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion
Cực âm và cực dương đóng vai trò sẽ là nguyên liệu trong quá trình điện hóa ở pin li-on. Dung dịch khi điện phân sẽ tạo ra môi trường dẫn cho Li+ di chuyển giữa 2 đầu cực. Quá trình diễn ra sẽ được diễn giải chi tiết ở bên dưới:
Quy trình sử dụng pin
Ion Liti sẽ mang điện dương di chuyển từ cực âm đi qua dung dịch điện ly sang cực dương và cực dương sẽ tạo ra phản ứng với ion liti. Mỗi ion khi di chuyển từ âm sang dương trong thì sẽ ở mạch ngoài và cũng sẽ có một 1 electron cũng chuyển từ âm sang dương tiếp. Sẽ tạo ra dòng điện chạy từ cực dương sang âm và chính điều này sẽ làm chân bằng điện tích ở 2 đầu cực.
Nguyên lý hoạt động của pin trong quá trình sạc
Quá trình này sẽ diễn ra ngược lại với việc sử dụng khi electron giờ đây phải chạy từ dương về âm. Còn ion Li+ bị tách và cũng di chuyển từ dương về âm.
Trong một chu kì phóng điện thì những nguyên tử liti ở cực dương sẽ bị ion hóa và tác khỏi các điện từ của chúng. Các Li+ sẽ di chuyển từ bên dương đi qua chất điện phân cho đến khi tới được bên âm nơi mà chúng sẽ kết hợp với các điện từ và trung hòa về điện.
Công nghệ pin Lithium ion trong xe điện
Các loại xe tại Phoxedien đa số được sử dụng pin Li-on bởi nó sẽ giúp độ an toàn đi sâu vào tường tế bào của xe. Bởi khả năng ít gây cháy nổ hơn các loại nguyên liệu như xăng và dầu.
Do các dòng xe xăng hay dầu ở xi lanh của động cơ liên tục diễn ra quá trình đốt nguyên liệu từ đó tạo ra nguồn cơ năng cho xe nhưng đối với xe Pin thì khác. Việc áp dụng Pin vào trong xe sẽ không diễn ra quá trình đốt cháy nên hạn chế được nguy cơ cháy nổ và ảnh hưởng đến môi trường.
