Điều gì khiến pin Li-ion nhanh hỏng?

Nghiên cứu về pin đang vào các ngành hóa học lithium đến mức người ta có thể tưởng tượng rằng tương lai của pin hoàn toàn nằm ở lithium.

Có nhiều lý do đáng để lạc quan vì về nhiều mặt, Li-ion vượt trội hơn so với các chất hóa học khác. Ứng dụng của Li-ion cũng đang phát triển và dần lấn sân sang các thị trường mà trước đây hoàn toàn phụ thuộc vào pin axit chì. Nhiều vệ tinh hiện nay cũng được cung cấp năng lượng bởi Li-ion.

Mặt khác, Li-ion chưa phát triển hoàn thiện, và nó vẫn đang được cải tiến. Chúng có những ưu điểm rõ rệt về tuổi thọ pin và độ an toàn, trong khi dung lượng cũng ngày càng lớn. Ngày nay, Li-ion đáp ứng được nhu cầu của phần lớn các thiết bị tiêu dùng.

Ảnh minh hoạ: Dignited.

Điều gì khiến pin Li-ion “già đi”?

Pin Li-ion hoạt động dựa trên sự chuyển động giữa điện cực âm và điện cực dương. Về lý thuyết, một cơ chế như vậy lẽ ra sẽ vận hành mãi mãi. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của chu kỳ pin, nhiệt độ cao và tuổi thọ, hiệu suất sẽ giảm dần theo thời gian. Các nhà sản xuất cho rằng tuổi thọ của pin Li-ion trong hầu hết các thiết bị tiêu dùng kéo dài từ 300 đến 500 chu kỳ xả/sạc.

Tính đến năm 2020, các loại pin nhỏ có tuổi thọ khoảng 300 chu kỳ, trong khi trên các điện thoại thông minh hiện đại, chúng lên lớn hơn 800 chu kỳ. Những tiến bộ vượt bậc có thể kể đến ở pin EV – được biết tới là “viên pin đi được một triệu dặm” – có tuổi thọ lên đến 5000 chu kỳ.

Ta chưa thể đưa ra kết luận nếu chỉ dựa trên chu kỳ, bởi các mức xả có độ sâu khác nhau. Mặt khác, cũng không có một tiêu chuẩn nào định nghĩa điều gì cấu tạo nên một chu kỳ pin. Thay vì đếm chu kỳ, một số hãng đề xuất thay pin định kỳ, nhưng có vẻ không mấy ai bận tâm đến phươnp pháp này. Pin có thể hỏng ngay trong thời gian quy định do cường độ cao hay bởi điều kiện môi trường khắc nghiệt. Tuy nhiên, hầu hết pin Li-ion có tuổi thọ dài hơn đáng kể so với con số mà các nhà sản xuất đưa ra.

Hiệu suất của pin được đo bằng dung lượng – một chỉ số sức khỏe hàng đầu. Điện trở trong và việc tự xả cũng là một vài yếu tố ảnh hưởng khác, nhưng với pin Li-ion hiện đại, chúng trở nên ít quan trọng hơn trong việc dự đoán tuổi thọ pin.

Đáng lẽ một viên pin sẽ duy trì mức dung lượng 100% trong năm đầu tiên sử dụng, nhưng thông thường dung lượng pin thực tế sẽ thấp hơn dung lượng trên thông số. Các nhà sản xuất thường thổi phồng về viên pin trên sản phẩm của họ. Họ biết rằng không mấy ai sẽ kiểm tra hay phàn nàn về dung lượng pin. Trên điện thoại hay máy tính bảng, không cần phải đối sánh các cell đơn lẻ, như đáng lẽ ra phải làm trên các pin nhiều cell khác. Điều này khiến người dùng dễ dàng chấp nhận hiệu suất pin mà không xem xét kỹ lưỡng hay ca thán. Do đó, có nhiều viên pin có những cell dung lượng thấp hơn thông số mà người dùng không để ý tới.

Ước tính số lượng chu kỳ xả/sạc của một viên pin Li-ion làm từ Coban tại nhiều mức xả có độ sâu khác nhau.

Cũng giống như một thiết bị cơ khí sẽ hao mòn nhanh hơn khi nhiều, độ sâu của mức xả (Depth of Discharge – DoD) sẽ quyết định số chu kỳ của pin. Mức xả càng nhỏ, pin sẽ dùng được lâu hơn. Do đó, nếu có thể, bạn nên sạc pin thường xuyên hơn giữa các lần sử dụng và hãy tránh việc xả kiệt pin.

Pin Li-ion sẽ phải chịu áp lực cao hơn khi nhiệt độ cao và điện áp cao. Một viên pin có nhiệt độ 30 độ C được coi là nhiệt độ cao, và với hầu hết pin Li-ion, điện áp trên 4.10V/cell được coi là điện áp cao. Thậm chí để pin bị nóng trong một thời gian dài khi đã xạc đầy sẽ ảnh hưởng xấu tới pin hơn cả chu kỳ xả/sạc.

Ước tính dung lượng pin còn lại dựa trên yếu tố nhiệt độ và phần trăm pin.

Hầu hết pin Li-ion sạc tới 4.20V/cell. Người ta cho rằng, chỉ cần giảm 0.10V/ cell khi mức điện áp cao sẽ làm tăng gấp đôi tuổi thọ pin. Ví dụ, một pin Li-ion sạc tới 4.20V/cell sẽ có tuổi thọ khoảng 300-500 chu kỳ. Nếu chỉ sạc tới 4.10V/cell, tuổi thọ của nó có thể kéo dài tới 600-1000 chu kỳ; tới 4.0V/cell sẽ là 1200-2000 và tới 3.9V/cell sẽ là 2400-4000 chu kỳ.

Mặt khác, giảm điện áp sẽ làm giảm dung lượng mà viên pin lưu trữ. Ví dụ, mỗi 70mV điện áp được giảm đi khi mức điện áp cao sẽ làm giảm 10% dung lượng pin. Sau đó, nếu muốn pin phục hồi hoàn toàn dung lượng, ta cần sạc pin ở mức điện áp tối đa.

Xét về tuổi thọ, điện áp sạc tối ưu là 3.92V/cell. Các chuyên gia về pin cho rằng mức điện áp này gây áp lực tối thiểu tới pin; hạ điện áp xuống thấp hơn không chỉ không đạt được thêm lợi ích gì mà thậm chí còn gây ra một số tác hại.

Ản minh hoạ: iFixit.

Hầu hết sạc điện thoại, laptop, máy tính bảng và máy ảnh số có điện áp sạc là 4.20V/cell. Điều này giúp pin lưu trữ mức dung lượng tối đa, bởi người dùng đa phần sẽ muốn thời gian pin tối ưu. Mặt khác, đối với trong công nghiệp, họ quan tâm hơn tới tuổi thọ pin. Do đó, họ có thể sẽ chọn mức điện áp thấp hơn. Các vệ tinh và các phương tiện giao thông chạy bằng điện là một số ví dụ điển hình.

Để đảm bảo an toàn, hầu hết pin Li-ion không thể vượt quá mức 4.20V/cell (trừ một số loại pin NMC). Tuy điện áp cao hơn giúp pin lưu trữ dung lượng lớn hơn, song điện áp quá cao sẽ làm rút ngắn tuổi thọ pin và gây ra nguy hiểm.

Bên cạnh việc chọn mức điện áp tối ưu, ta cũng không nên sạc pin Li-ion ở mức điện áp 4.20V/cell trong thời gian dài. Thông thường, khi pin đầy, sạc sẽ tự ngắt dòng điện và mức điện áp pin sẽ trở về với mức tự nhiên. Điều này giống như việc thả lỏng cơ bắp sau khi vận động mạnh vậy.

Người dùng có thể làm gì để kéo dài tuổi thọ pin?

Tránh các điều kiện môi trường khắc nghiệt đối với pin, không xả kiệt pin sẽ kéo dài tuổi thọ cho pin Li-ion. Tình huống tệ nhất gây hại cho pin là cắm sạc đầy khi nhiệt độ cao. Các cell pin sẽ không hỏng ngay lập tức, nhưng thời lượng pin sẽ ngắn dần khi mà dung lượng pin giảm đi.

Hạ điện áp cũng sẽ kéo dài tuổi thọ pin. Như ta đề cập ở trên, các phương tiện giao thông chạy điện và các vệ tinh thường áp dụng phương pháp này. Tính năng lẽ ra cũng có thể được tạo ra cho các thiết bị tiêu dùng, song ít khi được các nhà sản xuất quan tâm.

Câu hỏi thường được người dùng thắc mắc là: “Liệu tôi có nên rút sạc ra khi không dùng tới không?” Trong điều kiện bình thường, điều này là không cần thiết, bởi sạc sẽ tự động ngắt khi pin Li-ion đầy. Sạc sẽ chỉ cung cấp năng lượng thêm nếu như điện áp pin giảm xuống tới một mức nhất định.

Những chiếc chạy mát hơn những mẫu máy cũ, và các báo cáo về cháy nổ cũng ít hơn. Để giúp pin của laptop sống lâu hơn, người dùng nên giữ cho khe tản nhiệt thông thoáng. Hạn chế đặt laptop nói riêng và các thiết bị điện tử khác nói chung lên giường hay chăn chiếu. Nếu laptop hoạt động mát mẻ, pin của nó sẽ dùng được lâu hơn và đảm bảo an toàn cho các linh kiện phần cứng. Ngoài ra, người dùng cũng nên tránh các loại được quảng cáo là sẽ sạc đầy pin trong vòng 1 giờ, bởi chúng sẽ sạc thiết bị của bạn với dòng điện và điện áp cao hơn, đồng thời nhiệt độ pin khi sạc cũng cao hơn, khiến tuổi thọ pin của thiết bị giảm đi nhanh chóng.

Đọc thêm: Nhìn nhận về trải nghiệm người dùng trong thời đại số

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây

Cùng chuyên mục

So sánh Bluetooth 5.0 và aptX LL: Đâu là điểm khác biệt?

Ngoài chất lượng đầu ra, sự khác biệt cơ bản giữa công nghệ Bluetooth 5.0 và aptX LL nằm ở tốc độ truyền dữ liệu và độ trễ âm thanh.

Có nên dùng trình quản lý mật khẩu mặc định của trình duyệt?

Google Chrome, Edge và rất nhiều các trình duyệt phổ biến khác đều có chức năng quản lý mật khẩu, nhưng liệu bạn có nên sử dụng chúng?

6 Lý do vì sao Windows vẫn tốt hơn Linux

Hiện nay, Linux đang phát triển mạnh mẽ. Song tôi cho rằng, đối với đa số người dùng, Windows vẫn tốt hơn Linux về nhiều mặt.

Tại sao bạn nên lựa chọn một trình duyệt riêng tư ?

Nếu bạn quan tâm tới quyền riêng tư khi lướt web thì đã đến lúc bạn nên chọn một trình duyệt web mới thay vì Chrome hay Safari.

Bài viết liên quan

Advertisment