bài báo cáo tìm hiểu pin litium-ion

TÌM HIỂU PIN LITIUM-ION
Mở đầu
 Việc cải thiện nâng cao chất lượng môi trường sống và tái
tạo các nguồn năng lượng đó và đang là những vấn đề
được quan tâm đặc biệt cho cuộc sống hiện tại và trong
tuơng lai của con người. Các yêu cầu đặt ra hiện nay là
cần phải tạo ra các nguồn năng lượng sạch, không gây ra
tác hại với môi trường.
 Có nhiều biện pháp được đưa ra để đáp ứng những yêu
cầu đó như sử dụng các nguồn năng lượng mặt trời,
năng lượng giú…và một trong các biện pháp đó là tích
trữ năng lượng dưới dạng điện năng, có thể tích trữ điện
năng nhờ các loại pin hoặc ăcquy.
 Ngày nay, với sự phỏt triển mạnh mẽ của khoa học
công nghệ hiện đại, đặc biệt là công nghệ điện tử dẫn
đến sự ra đời hàng loạt cỏc loại thiết bị khụng dõy (
mỏy tớnh xỏch tay, điện thoại di động …) Để đảm bảo
các thiết bị hoạt động đuợc tốt cần phải có những nguồn
năng lượng phù hợp, có dung lượng lớn, hiệu suất cao,
cú thể dựng lại nhiều lần và đặc biệt gọn nhẹ, an toàn.


2. Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu
 - Hiểu rõ hơn quá trình điện hóa và các phản ứng xảy
ra trên các điện cực.
- Đưa ra được các nhãn tổng quan về pin Li-ion.

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
 Đề tài nghiên cứu tổng quan về Pin Li-ion bao gồm:
- Cấu tạo của pin.
- Quá trình điện hóa và các phản ứng xảy ra trên mỗi

điện cực.
 -Một số chú ý về pin
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
của đề tài

 Có những hiểu biết cơ bản về loại pin này và những
triển vọng phát triển cửa nó trong tương lai.

Chương một :Tổng quan về
pin lithium-ion

Pin Lithium-ion (Li-ion) Điện áp
3.7V
 Pin Li-ion hiện nay được sử dụng trong nhiều trong
các thiết bị cao cấp như điện thoại di động, PDA, máy
ảnh đắt tiền và máy tính xách tay nó có thể lưu trữ
nhiều năng lượng hơn pin Ni-Cd và Ni-MH trên cùng
một dung tích, nhưng cũng đắt hơn nhiều do công
nghệ chế tạo và chất liệu được sử dụng.
 Một khối Pin máy tính xách tay có thể có nhiều viên
Pin (Cell) ghép lại để có được điện áp và dòng đủ lớn.
Ví dụ: Pin có điện áp 14.8V tức là có 4 viên Pin 3.7V
nối tiếp nhau (4 cells).

 Lithium-Ion hiện vẫn là loại pin sạc sáng giá nhất bởi các
tính năng ưu việt như mật độ năng lượng cao, thời gian sử
dụng lâu, suy hao năng lượng thấp và đặc biệt loại bỏ hẳn
tình trạng bộ nhớ. Nhược điểm duy nhất của nó là giá
thành sản xuất vẫn còn khá cao.
 Pin Lithium có mật độ năng lượng khá cao, gấp đôi pin

Ni-Cd thường. Pin Lithium lại rất thân thiện môi trường,
không có các các yếu tố kim loại độc hại trong vấn đề xử
lý thải. Hiệu điện thế của mỗi đơn vị pin (cell) khá cao, tới
3,6V so với 1,2V của Ni-Mh, nên việc thiết kế pin năng
lượng lớn có khi chỉ cần 1 cell
Cấu tạo của pin lithium-ion
Pin Li-ion gồm 3 phần chính
 2 điện cực(anode và cathode) ngăn cách nhau
bởi chất điện li rắn có chứa ion lithium
 Hỗn hợp Cacbon trộn kim loại thường được
dùng làm cực dương
 Các màng mỏng của các kim loại chuyển tiếp
thường được sử dụng làm cực âm.

Hoạt Động
 Khi sạc pin,ion Li+ trong bản cực dương tiến sang
bản cực âm→đính vào mạng C tại đó→quá trình
sạc chấm dứt.
 Khi xả hay sử dụng pin ,quá trình trên được thực
hiện ngược lại.
 Khi pin dầy nếu tiếp tục sạc thì dòng điện không
đi qua pin mà sẽ biến thành nhiệt làm hỏng pin.
 Tuổi thọ của pin lithium-ion có thể được đánh giá
thông qua các vòng nạp điện(charge cycles).
Than chì và silicon

 Các loại pin li-ion hiện nay đều có cực dương làm
bằng than chì,một dạng của cacbon. Chúng tạo ra

dòng điện bằng cách chuyển giao cac ion Lithi giữa
hai điện cực cực dương và cực âm thông qua một chất
điên phân dạng lỏng.
 Hơn nữa ,ion Lithi có thể đi vào hai điên cực trong
suốt quá trình sạc pin và xả pin,do đó pin sẽ có dung
lượng lớn hơn.
 Trên lí thuyết,nếu cực dương bằng silicon thì dung
lượng pin sẽ cao hơn nhiều lần so với cực than chì
nhưng loại điện cực này vẫn chưa đủ độ ổn định để
đưa vào sử dụng thực tế.

Thông số kĩ thuật
 Dung lượng pin ứng với thời gian sử dụng:

Dung
lượng
pin(
mAh)
Số
cell tương
ứng

Thời
gian sử
dụng
pin
04 cell

01
Giờ 30

phút
06 cell

02
giờ 30 phút

09 cell

03
giờ 30 phút

12cell

04
giờ 30 phút

Ghi chú:

 Dòng của pin(dung lượng của pin) được đo bằng đơn
vị miliampe giờ(mAh)
 Pin có mAh càng lớn càng có khả năng cung cấp năng
lượng trong một khoảng thời gian càng lâu. Trong kĩ
thuật,chỉ số này nói lên nội trở của pin,Pin có mAh
càng lớn thì nội trở càng nhỏ. Pin có nội trở càng nhỏ
thì khả năng chịu tải càng cao,tức là pin cố thể cung
cấp một dòng điện càng lớn.

Cách tăng lượng điện cho pin
Lithium-ion

 Nhược điểm của pin Li-Ion là LiCoO2 chiếm nhiều
không gian và khá nặng
 Những quả pin loại pin kẽm dành cho thiết bị trợ thính
tạo ra điện nhờ phản ứng giữa phân tử kẽm và oxy
trong không khí.
 →Chế tạo pin Li-Ion sử dụng oxy.Loại pin mới có mật độ
năng lượng cao hơn so với pin Li-Ion do chúng không
chứa điện cực dương làm bằng LiCoO2.
 Thay vào đó, điện cực dương được tạo nên bởi carbon
xốp, còn các ion lithium được “nén” vào chất điện
phân chảy qua tấm carbon.

 Khi pin xả điện, oxy từ không khí sẽ tràn qua một tấm
màng để xâm nhập vào tấm carbon xốp – nơi nó phản
ứng với các ion Lithium trong chất điện phân và
electron từ mạch điện ngoài để hình thành Lithium
oxit (Li2O) ở dạng rắn. Li2O dần dần chiếm chỗ hổng
trong điện cực dương trong quá trình xả điện của pin.
 Nhưng khi pin được xạc điện Li2O sẽ phân li, giải
phóng ion Lithium một lần nữa và thoát khỏi các lỗ
hổng bên trong điện cực carbon. Oxy thoát ra sẽ quay
trở lại không khí.
 Bằng cách sử dụng oxy trong không khí, chúng ta sẽ
giảm được khối lượng và thể tích của pin Li-Ion. Pin
sử dụng oxy giống như pin nhiên liệu ở chỗ nó lấy
chất phản ứng từ bên ngoài hệ thống”


Chương 2: Tìm hiểu và
bảo quản pin Lithium-ion

2.1 Định nghĩa sạc pin và xả pin

 Sạc pin: là việc gắn nguồn điện vào máy tính,việc sử
dụng máy tính hay không đều là quá trình sạc pin.
 Xả pin:la việc dung máy tính khi không sử dụng
nguồn điện trong máy,năng lượng điện cung cấp cho
máy tính được lấy trực tiếp từ pin.

2.2 Hướng dẫn sạc pin cho lần đầu sử
dụng và cho quá trình sau này

Dung
lượng
pin(
mAh)
Số
cell tương
ứng

Thời
gian sử
dụng
pin
04 cell

06
-07 giờ
06 cell

08

-09 giờ
09 cell

11
-12 giờ
12cell

12
-14 giờ
 Lưu ý:
 Khi mới mua pin bạn cần sạc cho no điện. lưu ý lần đầu tiên sạc pin máy
thường báo đầy sau 2h-3h sạc pin nhưng đó là “thông báo giả”. Thời gian
sạc cho lần đầu tiên sử dụng tùy thuộc vào dung lượng của pin,bạn hãy
so sánh dung lượng pin của mình với bảng trên để sạc pin cho đúng cách
đảm bảo pin cho chất lượng tốt nhất.
 Sau khi sạc lần đầu bạn hãy tiến hành xả pin đến khi windows cảnh báo
nguồn điên sắp hết. tiếp đó bạn tiến hành lại các bước như lần đầu sạc
pin. Quá trình nạp và xả lặp lại 3 lần.
 Quá trình sử dụng pin sau này ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng pin,để
đảm bảo pin được sử dụng đúng cách bạn hãy tuân theo những hướng
dẫn sau:
 không gắn Adapter vào máy một cách thường xuyên(quá 10h). việc này
có thể làm pin bị “chai” rất nhanh và giảm tuổi thọ của pin.
 mỗi tuần người sử dụng máy tính nên xả pin 4 lần trở nên. Việc xả pin
đảm bảo năng lượng được giải phóng gần hết,lúc đó máy tính sẽ báo gắn
ổ sạc vào.

Ưu,yếu điểm của pin Lithiun-ion và cách
khắc phục

2.3.1 Ưu điểm
 Pin Lithium có mật độ năng lượng khá cao, gấp đôi pin
Ni-Cd thường
 thời gian sử dụng lâu
 suy hao năng lượng thấp
 loại bỏ hẳn tình trạng bộ nhớ
 Pin Lithium lại rất thân thiện môi trường, không có các
các yếu tố kim loại độc hại trong vấn đề xử lý thải
 Hiệu điện thế của mỗi đơn vị pin (cell) khá cao, tới 3,6V
so với 1,2V của Ni-Mh

2.3.2 Điểm yếu
 Đòi hỏi một loại sạc chuyên dụng cho mình.
 Khi Pin đã đầy, nếu lúc này ta tiếp tục duy trì điện áp
sạc Pin thì khi đó dòng điện qua Pin không còn tác
dụng nạp cho pin nữa mà lúc này dòng điện đó sẽ biến
thành nhiệt làm nóng Pin lên. Đó là khi ta cần phải
tách pin ra khỏi nguồn điện để tránh hỏng pin.
 khả năng cháy nổ có thể xảy ra
 tuổi thọ còn thấp
 giá thành sản xuất vẫn còn khá cao