Điều tra xác định hiện trạng, dự báo tổng lượng và đánh giá khả năng thu hồi pin li ion thải ra từ thiết bị điện tử ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

NGUYỄN PHI HÙNG

ĐIỀU TRA XÁC ĐỊNH HIỆN TRẠNG, DỰ BÁO TỔNG
LƯỢNG VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THU HỒI PIN LI-ION
THẢI RA TỪ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. VŨ ĐỨC THẢO

HÀ NỘI - 2011


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Nguyễn Phi Hùng
Sinh ngày: 21-09-1981
Là học viên lớp Cao học ngành Công nghệ Môi trường khoá 20092011.
Tôi xin cam đoan nội dung của bản luận văn này chưa được tác giả nào
công bố, toàn bộ số liệu thu được sử dụng để tính toán và kết quả, kết luận

trong luận văn đều do tôi thực hiện.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan trên.
Người cam đoan

Nguyễn Phi Hùng

Nguyễn Phi Hùng

3

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011
MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................... 7
DANH MỤC ĐỒ THỊ, BẢNG ....................................................................... 8
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................... 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................ 13
1.1. Cấu tạo và hoạt động của pin Lithium – ion (Li-ion) ........................... 13
1.1.1. Thành phần cấu tạo của pin Li-ion ................................................. 13
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của pin Li-ion ............................................... 16
1.2. Điểm khác biệt của pin Li-ion so với các loại pin thường khác ........... 18
1.3. Tình hình sử dụng pin Li-ion ................................................................ 19
1.3.1. Thị trường pin Li-ion trên thế giới ................................................. 19
1.3.2. Thị trường pin Li-ion trong nước ................................................... 21
1.4. Ý nghĩa việc thu hồi, tái chế pin Li-ion ................................................ 22

1.5. Ứng dụng thống kê trong việc nghiên cứu khảo sát, dự đoán lượng pin
Li-ion............................................................................................................ 24
1.5.1. Vai trò của thống kê trong công trình nghiên cứu.......................... 24
1.5.2. Phương pháp thu thập số liệu điều tra khảo sát .............................. 25
1.5.3. Một số phương pháp phân tích và dự đoán thống kê ..................... 26
1.5.1.1. Phương pháp phân tổ ............................................................... 27
1.5.1.2. Phương pháp đồ thị thống kê.................................................... 28
1.5.1.3. Phương pháp dãy số thời gian.................................................. 28
1.5.1.4. Phương pháp hồi qui và tương quan ........................................ 29
1.5.1.5. Phương pháp chỉ số thống kê ................................................... 30
1.5.1.6. Phương pháp cân đối................................................................ 30
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............ 32
2.1. Mục đích và nội dung nghiên cứu......................................................... 32
2.1.1. Mục đích ......................................................................................... 32

Nguyễn Phi Hùng

4

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

2.1.2. Nội dung nghiên cứu....................................................................... 32
2.2. Đối tượng nghiên cứu. .......................................................................... 32
2.3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 33
2.3.1. Phương pháp điều tra khảo sát........................................................ 34

2.3.1.1. Phương pháp điều tra số liệu theo báo cáo thống kê định kỳ
(phương pháp thu thập số liệu từ nguồn dữ liệu thứ cấp)..................... 34
2.3.1.2. Phương pháp điều tra chọn mẫu ngẫu nhiên (phương pháp thu
thập số liệu từ nguồn dữ liệu sơ cấp) .................................................... 34
2.3.2. Phương pháp phân tích biểu hiện xu hướng biến động dựa trên dãy
số thời gian................................................................................................ 38
2.3.2.1. Phương pháp số trung bình trượt (di động). ............................ 40
2.3.2.2. Phương pháp điều chỉnh bằng phương trình toán học: ........... 42
2.3.3. Phương pháp dự đoán thống kê ngắn hạn trên cơ sở dãy số thời
gian............................................................................................................ 46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................. 49
3.1 Kết quả khảo sát lượng pin Li-ion tại Việt Nam trong giai đoạn 20052010.............................................................................................................. 49
3.1.1. Kết quả điều tra khảo sát trọng điểm lượng pin Li-ion sử dụng tại
quận Thanh Xuân, TP Hà Nội và huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định ....... 50
3.1.2. Kết quả khảo sát lượng pin Li-ion của điện thoại di động và điện
thoại không dây tiêu thụ tại Việt Nam trong giai đoạn 2005-2010 .......... 55
3.1.3. Kết quả khảo sát lượng pin Li-ion của máy tính xách tay tiêu thụ tại
Việt Nam trong giai đoạn 2005-2010 ....................................................... 56
3.1.4. Kết quả khảo sát lượng pin Li-ion của máy ảnh, máy quay phim và
các thiết bị điện tử khác tiêu thụ tại Việt Nam trong giai đoạn 2005-2010
................................................................................................................... 56

Nguyễn Phi Hùng

5

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

3.1.5. Kết quả khảo sát lượng pin Li-ion tiêu thụ tại Việt Nam trong giai
đoạn 2005 ÷ 2010...................................................................................... 57
3.2. Ứng dụng dãy số thời gian trong việc phân tích xu hướng biến động
về tổng pin Li-ion sử dụng tại Việt Nam.................................................. 58
3.3. Xác lập mô hình dự báo về tổng pin Li-ion sử dụng tại Việt Nam 59
3.3.1. Sử dụng hàm tuyến tính đơn........................................................... 60
3.2.2. Sử dụng hàm phi tuyến parabol ...................................................... 61
3.2.3. Kiểm định phương trình toán học:.................................................. 63
3.4. Áp dụng mô hình hồi qui trong việc dự đoán tổng pin Li-ion sử
dụng tại Việt Nam trong những năm tới ................................................. 66
3.4.1. Đánh giá chung về tình hình thải bỏ pin Li-ion tại Việt Nam........ 68
3.4.2. Giải pháp nâng cao khả năng thu hồi pin Li-ion tại Việt Nam....... 68
KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN ....................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 71

Nguyễn Phi Hùng

6

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. Li-ion: Lithium – ion
2. NiMH: Nickel Metal Hydride
3. PVDF: Poly vinylidene florid
4. LiB: Pin Li-ion sơ cấp
5. LiBs: pin Li-ion thứ cấp
6. LiXMA2
7. NiCd: Nickel Cadmium
8. IDC: Công ty nghiên cứu thị trường IDC
9. EU: Liên minh các nước Châu Âu
10. GfK: Hiệp hội nghiên cứu người tiêu dùng

Nguyễn Phi Hùng

7

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

DANH MỤC ĐỒ THỊ, BẢNG

Danh mục bảng:
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của pin LiBs
Bảng 1.2. Thị trường thế giới (triệu USD) [3]
Bảng 1.3. Nhu cầu sử dụng pin trên thế giới trong năm 2005 (triệu pin) [3]
Bảng 1.4. Số lượng pin máy tính và điện thoại bán ra thị trường Hà Nội

Bảng 3.1. Danh sách đơn vị mẫu cấp I: các phường trong quận Thanh XuânThành phố Hà Nội
Bảng 3.2. Danh sách đơn vị mẫu cấp I: các xã thuộc huyện Nam Trực - tỉnh
Nam Định
Bảng 3.3. Danh sách dàn mẫu cấp II (hộ gia đình)
ở các phường đã lựa chọn ở dàn mẫu cấp I thuộc quận Thanh Xuân
Bảng 3.4. Danh sách dàn mẫu cấp II (hộ gia đình)
ở các xã đã lựa chọn ở dàn mẫu cấp I thuộc huyện Nam Trực
Bảng 3.5. Kết quả điều tra khảo sát trọng điểm
Bảng 3.6. Bảng số liệu thống kê lượng pin của điện thoại di động và điện
thoại cố định không dây tiêu thụ tại Việt Nam trong giai đoạn 2005-2010 tiêu
thụ tại Việt Nam trong năm 2004
Bảng 3.7. Bảng số liệu thống kê lượng pin của máy tính xách tay tiêu thụ tại
Việt Nam trong giai đoạn 2005-2010
Bảng 3.8. Bảng thống kê lượng pin của máy ảnh kỹ thuật số, camera và một
số thiết bị điện tử khác tiêu thụ tại Việt Nam trong giai đoạn 2005-2010

Nguyễn Phi Hùng

8

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Bảng 3.9. Bảng số liệu thống kê lượng pin Li-ion tiêu thụ tại Việt Nam trong
giai đoạn 2005-2010
Bảng 3.10. Bảng số liệu và một số chỉ tiêu bình quân để đánh giá sự biến

động của lượng pin Li-ion tiêu thụ tại Việt Nam
Bảng 3.11. Bảng giá trị tính theo phương pháp bình phương nhỏ nhất để xác
định mô hình hồi qui tuyến tính đơn
Bảng 3.12. Bảng giá trị tính theo phương pháp bình phương nhỏ nhất để xác
định mô hình hồi qui hàm parabol
Bảng 3.13. Bảng giá trị lý thuyết tính theo mô hình hồi qui tuyến tính đơn
Bảng 3.14. Bảng giá trị lý thuyết tính theo mô hình hồi qui parabol
Bảng 3.15. Bảng kiểm định mô hình dự báo
Bảng 3.16. Bảng giá trị lượng pin sử dụng thực tế (theo điều tra) và lượng pin
lý thuyết (tính theo hàm hồi qui tuyến tính đơn) trong giai đoạn 2005-2010.

Danh mục hình vẽ và đồ thị:

Hình 1.1. Mặt cắt của pin LiB
Hình 1.2. Cấu tạo và hoạt động trong pin Li-ion
Hình 1.3. Cấu trúc hóa học trong pin Li-ion
Hình 1.4. Thị trường phân khúc máy tính quý 2 năm 2010 tại Việt Nam
Hình 2.1. Sơ đồ tiến trình nghiên cứu của luận văn
Đồ thị 3.1. Thị phần pin Li-ion trong các thiết bị điện tử
Hình 3.2. Sơ đồ thực hiện điều tra khảo sát trọng điểm

Nguyễn Phi Hùng

9

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Đồ thị 3.3. Đồ thị biểu diễn giá trị thực tế và giá trị lý thuyết của lượng pin sử
dụng trong nước giai đoạn 2005-2010.

Nguyễn Phi Hùng

10

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

LỜI NÓI ĐẦU
*******

Trong thời đại hiện nay, ngày càng nhiều gia đình sử dụng các thiết bị
điện tử ở Việt Nam. Trong các thiết bị điện tử đó thì các thiết bị sử dụng pin
Li-ion ngày càng chiếm ưu thế và được người tiêu dùng lựa chọn vì tính tiện
dụng và khả năng di động cao. Có thể kể ra là các loại điện thoại di động, máy
tính xách tay, máy ảnh kỹ thuật số, camera, các thiết bị điện tử cầm tay… Tuy
nhiên, các loại pin Li-ion này hoạt động theo nguyên lý nạp xả và tuổi thọ của
pin được tính theo vòng đời số lần nạp xả. Thông thường mỗi loại pin có số
vòng đời từ 300 – 500 vòng nạp xả. Nếu trong quá trình sử dụng không biết
cách sử dụng pin Li-ion đúng thì tuổi thọ của pin sẽ càng nhanh giảm. Sau khi
sử dụng hết vòng đời của pin thì pin Li-ion sẽ bị “chai” pin và sẽ bị thải bỏ.
Khi thải bỏ ra môi trường thì nguồn pin này sẽ là chất thải rắn ảnh hưởng đến

môi trường. Trong khi đó pin Li-ion nếu thu hồi có thể sử dụng để tái chế và
tách được một số chất độc hại như Coban, Cadimi,…Vấn đề đặt ra là hiện nay
ở nước ta vẫn chưa có con số thống kê chính thức về số lượng pin Li-ion này.
Chính vì lý do này đã khiến luận văn nghiên cứu đề tài “Điều tra xác
định hiện trạng, dự báo tổng lượng và đánh giá khả năng thu hồi pin Li-ion
thải ra từ thiết bị điện tử ở Việt Nam”. Mục đích của luận văn nhằm xác định
hiện trạng sử dụng pin Li-ion ở Việt Nam, dự báo tổng lượng và đánh giá khả
năng thu hồi pin Li-ion thải ra ở Việt Nam.
Luận văn này đã được thực hiện tại Viện Khoa học Công nghệ và Môi
trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Nguyễn Phi Hùng

11

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Thảo, các thầy cô giáo và các
cán bộ trong Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường đã tận tình hướng dẫn
và hết sức giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này.

Nguyễn Phi Hùng

12

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Cấu tạo và hoạt động của pin Lithium – ion (Li-ion)
Pin Li-ion là thiết bị biến đổi năng lượng giải phóng trong phản ứng
hóa học trực tiếp thành năng lượng điện.
Năm 1970, Pin Li-ion được đề xuất lần đầu tiên bởi MS Whittingham
(Đại học Binghamton), tại Exxon. Ông Whittingham đã sử dụng Titan (II)
sulfua làm catot và kim loại Lithium làm anot. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng
pin có chất lượng tốt hơn, pin Li-ion đã được phát triển ở Nhật Bản bởi công
ty Asahi Kasei và được thương mại hóa đầu tiên bởi công ty Sony vào năm
1991. Tiếp theo đó là công ty A & T (công ty liên doanh giữa Asahi Kasei và
Toshiba) vào năm 1992. Các loại pin Li-ion đã được chấp nhận ngay lập tức
vì mật độ năng lượng cao, hiệu suất cao ...
Li-ion được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới, là nguồn cung cấp
năng lượng cho các thiết bị truyền thông, dụng cụ cầm tay, thiết bị quân sự và
trong ngành công nghiệp. Những năm gần đây pin Li-ion được ứng dụng rộng
rãi trong cung cấp năng lượng cho các xe đạp điện. Một số công ty đang tìm
cách thích ứng pin Li-ion với hệ thống xe hybrid điện để thay thế cho pin
Nickel Metal Hydride (Ni – MH).
1.1.1. Thành phần cấu tạo của pin Li-ion
Một pin Li-ion điển hình chứa các vật liệu sau:
• Vỏ nhựa và nhựa cách điện
• Vỏ thép hoặc nhôm – thép (Fe, Cr, Ni), nhôm
• Cực dương – Cacbon, nhôm và Poly vinylidene flouride

(PVDF)

Nguyễn Phi Hùng

13

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

• Cực âm – Li, Co, Ni, Mn, Fe, Cu và PVDF
• Chất điện phân – Muối lithium và dung môi hữu cơ.
Ở đây có sự khác biệt quan trọng giữa pin Li-ion sơ cấp (LiB) và pin
Li-ion thứ cấp sạc lại (LiBs). Pin LiB sử dụng kim loại Li ở cực âm và không
chứa các chất độc, tuy nhiên nó có thể cháy nếu chất Li hút ẩm và bị ăn mòn.
Pin LiBs không chứa kim loại Li, hầu hết hệ thống pin Li-ion sử dụng một vật
liệu giống nhau LiXMA2 ở điện cực âm và than chì ở điện cực dương. Một số
chất được dùng làm âm cực gồm LiCoO2, LiNiO2 và LiMn2O4. LiBs chứa độc
chất và điện cực dễ cháy, một chất điện môi hòa tan như LiClO4, LiBF4 và
LiPF6. Chúng là thành phần các kim loại nặng, chất hữu cơ và nhựa với tỷ lệ 5
÷ 20% coban, 5 – 10% niken, 5 – 7 % lithium, 15% chất hữu cơ và 7% nhựa
tỷ lệ thành phần của chúng thay đổi tùy thuộc vào công nghệ khác nhau.
Thành phần hóa học của một pin LiBs được trình bày ở bảng 1.1
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của pin LiBs
Thành phần

Tỷ lệ (%) theo trọng lượng

LiCoO2

27.5

Fe/ Ni

24.5

Cu/Al

14.5

Carbon

16

Chất điện phân

3

Polymer

14

Nguyễn Phi Hùng

14

Luận văn thạc sĩ

Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Cấu tạo pin LiB được mô tả gồm một cực âm, một cực dương, chất
điện phân hữu cơ và lớp cách điện. Các tấm mỏng cực âm, cực dương và một
lớp cách điện được nén lại với nhau. Cực dương là một tấm đồng được phủ
lên hỗn hợp cacbon graphic, chất dẫn điện, chất kết dính PVDF và chất phụ
gia. Tương tự, cực âm gồm tấm nhôm được phủ bởi hỗn hợp chất hoạt động
điện cực, chất dẫn điện, chất kết dính PVDF và phụ gia. LiCoO2 thường được
sử dụng làm chất hoạt động âm cực trong tất cả các loại pin LiBs trên thị
trường do mật độ năng lượng cao, dễ sản xuất, .v.v. Tuy nhiên nó có nhược
điểm chi phí cao, thiếu nguồn coban, độc, v.v..

Hình 1.1: Mặt cắt của pin LiB
LiBs chứa 36,9% coban, ngoài ra còn có chứa nhựa và vỏ kim loại.
Điện cực âm chứa LiCoO2 thông thường được kết dính với nhôm bằng chất

Nguyễn Phi Hùng

15

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

kết dính PVDF. Chất kết dính PVDF không phản ứng với hầu hết các acid
mạnh và thông thường, nó phản ứng mãnh liệt với chất oxy hóa và halogen,
và không hòa tan trong chất hữu cơ như hydocacbon béo, hydrocacbon thơm,
andehyt và rượu ở nhiệt độ phòng và chỉ một phần hòa tan trong oleum, một
vài xeton đặc biệt và este. Một vài kim loại trong LiBs có nồng độ cao hơn
nồng độ của chúng trong các quặng khai thác từ thiên nhiên.
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của pin Li-ion
Trong pin Li-ion, ion Li+ sẽ di chuyển qua lại giữa anot (nơi Li có thế
hóa học cao) và catot (nơi Li có thế hóa học thấp). Dung lượng của pin phụ
thuộc trực tiếp vào số lượng Li bám vào và thoát ra từ điện cực của pin. Pin
Li-ion gồm 3 phần chính: 2 điện cực (catot và anot) ngăn cách nhau bởi chất
điện ly rắn có chứa ion Li+. 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.

Hình 1.2: Cấu tạo và hoạt động trong pin Li-ion

Nguyễn Phi Hùng

16

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Các phản ứng hóa học trong hai điện cực được thể hiện như sau:

Phản ứng cực âm:
6C + xLi + xe− ⇔ C Lix (1)
6

Phản ứng cực dương:
CoO 2 + xLi + + xe − ( 2 )
1
−
x
( )

6 LiCoO 2 ⇔ Li

Ở đây trước tiên là xảy ra phản ứng nạp điện và chiều ngược lại là phản
ứng xả điện. Năng lượng được lưu trữ trong pin thông qua sự dịch chuyển của
ion Li+ từ cực âm sang cực dương (quá trình sạc pin) hoặc ngược lại (quá
trình xả ) theo phương trình:
LiCoO 2 + 6C ⇔ Li

CoO 2 + C6 Lix ( 3)

(1 − x )

Hình 1.3: Cấu trúc hóa học trong pin Li-ion

Nguyễn Phi Hùng

17

Luận văn thạc sĩ

Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Khi pin đầy nếu tiếp tục xạc thì dòng điện không đi qua pin mà biến
thành nhiệt làm nóng pin lên dẫn đến hỏng pin. Tuổi thọ của pin Li-ion có thể
đánh giá thông qua các vòng nạp điện (charge cycles). Một vòng nạp điện
được tính khi dung lượng của pin được sử dụng hết và nạp lại. Hầu hết pin
cho máy tính xách tay được sản xuất ra đạt yêu cầu phải có số vòng nạp ít
nhất là 300 ÷ 500 vòng, nhưng nếu pin được sản xuất và bảo quản tốt có thể
tăng tuổi thọ lên tới 80% so với vòng đời gốc kể cả khi đã sử dụng đến 300
vòng nạp.

1.2. Điểm khác biệt của pin Li-ion so với các loại pin thường khác
Theo phân tích của Angela Tague năm 2010, pin Li-ion có ưu điểm về
độ bền, hiệu quả, chi phí sử dụng và tính chất thân thiện với môi trường, có
thể sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện, điện tử cầm tay.
Pin Li-ion được bán lẻ lần đầu tiên bởi công ty Sony vào năm 1991. Kể
từ đó, pin Li-ion đó trở thành nguồn năng lượng phổ biến cho máy tính xách
tay, máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại di động và các thiết bị điện tử cá nhân
khác.
Với kích thước và khối lượng tương đương, pin Li-ion có điện áp ra là
3,7V trong khi pin Nickel Cadmium (NiCd) và pin NiMH chỉ cho điện áp ra
là 1,2V. Hơn nữa pin Li-ion lưu giữ năng lượng lâu hơn, pin NiCd và pin
NiMH tổn thất 1÷ 5% năng lượng mỗi ngày. [1]
So với các loại pin có thể sạc lại khác, chẳng hạn như pin NiCd và
NiMH, pin Li-ion có chi phí ban đầu đắt hơn. Tuy nhiên so về thời gian sử
dụng thì pin Li-ion có tính kinh tế hơn.

Do không có kích thước tiêu chuẩn cho từng loại thiết bị nên pin Li-ion
có những kích thước khác nhau cho từng loại thiết bị. Điều này gây khó khăn
khi thay thế pin và khả năng dùng lẫn pin của các thiết bị điện tử.

Nguyễn Phi Hùng

18

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Pin Li-ion đòi hỏi bộ sạc chuyên dụng cho từng loại nên sẽ gây tốn kém
và khó tìm hơn các loại pin có thể sạc lại được khác.
Về khả năng lưu trữ và di động thì pin Li-ion có ưu điểm hơn hẳn các
loại pin sạc khác. Pin Li-ion có kích thước nhỏ gọn và lưu giữ được năng
lượng lâu hơn.
Mặc dù chứa nhiều năng lượng hơn nhưng so với các loại pin thông
thường khác, pin Li-ion lại có khối lượng nhẹ hơn từ 20 ÷ 50%.
Tuy nhiên pin Li-ion có nhược điểm về kích thước, giá thành phụ kiện
và chi phí ban đầu gây khó khăn cho người tiêu dùng có thu nhập trung bình
và thấp.

1.3. Tình hình sử dụng pin Li-ion
1.3.1. Thị trường pin Li-ion trên thế giới
Thị trường pin Li-ion thế giới rất lớn. Năm 2004 pin Li-ion tiêu thụ là
700 triệu pin. Gần 7000 tấn Lithium được dùng để sản xuất pin mỗi năm

tương ứng với 25% thị trường Lithium toàn cầu. Năm 2007 pin Li-ion tiêu thụ
ở thị trường EU đạt xấp xỉ 10.000 tấn trong khi tổng doanh thu của pin cầm
tay là 200.000 tấn. [1]
Li-ion phục vụ nhu cầu thị trường pin sạc nhỏ và cạnh tranh chủ yếu
với pin Ni – Cd và Ni – MH cho các ứng dụng khác nhau. Các thị trường Liion cạnh tranh rất gay gắt. Sự phát triển thị trường cho Li-ion là ngoạn mục và
định hướng cho sự gia tăng của các thiết bị điện tử cầm tay như máy tính xách
tay và điện thoại di động. Trong 15 năm từ năm 1991 đến năm 2006 doanh số
bán hàng và sản xuất các loại pin Li-ion tăng gấp 2 lần.
Trong năm 1995, pin hình trụ 18.650 (18 mm là đường kính và 0.65
chiều dài) bán với giá 8 USD, trong khi pin cùng kích thước, có điện lượng

Nguyễn Phi Hùng

19

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

2.6 Ah vào năm 2006 chỉ bán với giá 4 USD. Trong giai đoạn này mật độ
năng lượng của tế bào tăng hơn gấp đôi nhưng giá giảm 50%. Các nhà sản
xuất pin đó thực hiện các hoạt động cải tiến thông qua những cải tiến kỹ thuật
trong thiết kế pin, vật liệu cacbon mới ở cực dương và sản xuất tự động hóa
cao để giảm chi phí. Thị trường Li – ion dự kiến sẽ tiếp tục phát triển với
công nghệ mới và các ứng dụng mới.
Bảng 1.2. Thị trường thế giới (triệu USD) [3]
Năm

Loại pin
Ni -Cd

1991 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2005 2006
1.535 1.823 2.060 1.695 1.394 1.204 935 1.006 935
863

848 1.245 667

767

726

939

Ni –MH

39

100

746

891

Li-ion

1

10

152 1.292 1.900 2.805 2.458 4.019 3.899 3.790

Pin sản xuất ứng dụng cho điện thoại di động chiếm số lượng lớn. Pin
mỏng, hình chữ nhật polymer/ laminate đó hướng đến thị trường điện thoại di
động và hiện nay đang chiếm khoảng 13%, còn lại là pin có kích thước hình
lăng trụ. Máy tính xách tay đứng thứ hai và tiếp theo là máy ảnh.
Ngành công nghiệp pin đang trở nên hợp nhất. Các nhà cung cấp hàng
đầu Nhật Bản chiếm 80% thị trường vào năm 2007. BYD Battery Co. Ltd ở
Trung Quốc là một trong những nhà sản xuất pin chính toàn cầu. Tiếp theo là
LG Electronics và Samsung Electronics ở Hàn Quốc. Các công ty này đạt
được mặt bằng do giá thấp và chất lượng được cải thiện.
Giá pin Li - ion đó giảm 20 ÷ 50 % trong vài năm qua. Điều này dẫn
đến xu hướng sản xuất pin với chi phí thấp ở các khu vực như Trung Quốc.
Mỹ và Châu Âu sẽ tiếp tục sản xuất các pin đặc biệt chủ yếu được ứng dụng
trong các lĩnh vực quốc phòng và công nghiệp. So với các loại pin sản xuất
hàng loạt ở châu Á, Mỹ và Châu Âu sẽ có giá đắt hơn.

Nguyễn Phi Hùng

20

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

1.3.2. Thị trường pin Li-ion trong nước

Trong những năm gần đây, nhu cầu về sử dụng thiết bị cầm tay như
điện thoại di động, máy tính xách tay, các thiết bị điện tử khác trong nước
ngày càng tăng.
Kết quả nghiên cứu thị trường máy tính cá nhân của Công ty nghiên
cứu thị trường IDC cho thấy thị trường tại Việt Nam trong quí 2 – 2010 đó
tăng trưởng 6.6% , tổng lượng máy tính xách tay bán ra khoảng 190.000 máy

Hình 1.4: Thị trường phân khúc máy tính quý 2 năm 2010 tại Việt Nam
Thị trường máy tính xách tay và điện thoại di động tập trung chủ yếu
ở các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng. Số
lượng máy tính xách tay bán ra trong ngày của các cửa hàng lớn ở trên địa
bàn Hà Nội được thể hiện bảng bên :

Nguyễn Phi Hùng

21

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Bảng 1.3: Số lượng pin máy tính và điện thoại bán ra thị trường Hà Nội [3]
Cơ sở kinh doanh

Chiếc/ ngày

Trần Anh computer

10 – 15

Phúc Anh conputer

7 ÷ 10

Hanoi computer

5÷7

Điện thoại di động

15 ÷ 20

Ngày nay để phục vụ cho nhu cầu học tập sinh viên các trường đại học
phần lớn sử dụng máy tính. Để phục vụ nhu cầu liên lạc thì đa số đều có điện
thoại di động.

1.4. Ý nghĩa việc thu hồi, tái chế pin Li-ion
Với sự gia tăng nhu cầu sử dụng thiết bị điện tử cầm tay, thì sẽ có
lượng lớn pin qua sử dụng được thải ra vì tuổi thọ của pin Li-ion có giới hạn
nhất định. Tỷ lệ thu gom pin hiện nay được dựa trên số lượng bán ra, sự phân
phối trọng lượng của pin và tuổi thọ của pin. Tuy nhiên, tuổi thọ của pin liên
quan tới thiết bị nên nó phụ thuộc vào vòng đời của thiết bị. Bảng 1.8 thể hiện
giá trị trung bình năm sử dụng và tích trữ pin. Theo đó giá trị này khác nhau
tùy thuộc vào thiết bị.
Tỷ lệ thu gom pin cầm tay trong EU đạt 13.6%. Đối với pin Li-ion tỷ lệ
thu gom đạt 10% trong năm 2007, tức là 1000 tấn pin Li-ion đó được thu gom
trong năm 2007. [1]

Nguyễn Phi Hùng

22

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Bảng 1.4: Trung bình năm sử dụng và tích trữ pin [2]
Thiết bị

Trung bình năm sử dụng

Tỷ lệ tích trữ (%)

Máy quay phim

6.4

83

Máy nghe nhạc

4.2

71

Máy cạo râu

4.3

47

Điện thoại di động

1.5

59

Điện thoại không dây

4.5

83

Máy tính xách tay

5.2

79

Đồ chơi điện tử

3.1

57

Công cụ điện

3.6

94
Trung bình 65%

Những loại pin có chứa kim loại, có thể gây ô nhiễm môi trường đặc
biệt là khi ở cuối vòng đời sử dụng. Thủy ngân, chì, cadmium được xem là
chất nguy hiểm nhất trong pin thải.
Việc tái chế LiBs ngày càng trở nên quan trọng bởi vì sự không an toàn
của nó, có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng do sự hiện diện các yếu tố dễ
cháy và độc hại hoặc hợp chất chứa trong LiBs nói chung không được phân
loại là chất thải nguy hại, và việc tái chế mang lại lợi ích về kinh tế. Từ LiBs
thải có thể thu hồi lại các kim loại quí (Co, Li, Mn và Ni) hoặc hợp chất của
chúng. Thu hồi Co và Li là một trong những mục tiêu chính cuả quá trình tái
chế LiBs thải. Co là một kim loại quí hiếm và tương đối đắt tiền so với các
thành phần khác trong LiBs và Lithium cũng là thành phần quan trọng ứng
dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Theo dữ liệu của London Metal

Nguyễn Phi Hùng

23

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Exchange từ tháng 1 – 10 năm 2004 đã chỉ ra rằng giá Co đắt 2 lần so với Ni,
24 lần so với Al và 15 lần so với Cu.

1.5. Ứng dụng thống kê trong việc nghiên cứu khảo sát, dự đoán
lượng pin Li-ion
1.5.1. Vai trò của thống kê trong công trình nghiên cứu
Chúng ta biết mọi sự vật hiện tượng luôn biến đổi qua thời gian và
không gian theo những qui luật nhất định. Chúng ta không thể tạo ra qui luật
khi chúng ta cần mà điều kiện của các qui luật chưa xuất hiện, hay loại bỏ qui
luật đi khi các điều kiện qui luật vẫn đang tồn tại. Vấn đề đặt ra cho chúng ta
là làm thế nào để tìm được qui luật vận động của các hiện tượng.
Trong thống kê để nghiên cứu sự biến động của hiện tượng, người ta
đưa vào dãy số thời gian. Với việc thống kê các hiện tượng số lớn qua thời
gian cùng với các phương pháp phân tích thống kê chúng ta sẽ tìm ra qui luật
vận động của mỗi hiện tượng. Vì vậy việc phân tích thống kê các hiện tượng
thông qua thời gian có vai trò rất quan trọng trong việc tìm ra các qui luật biến
động của hiện tượng. Qua dãy số thời gian ta có thể nghiên cứu về đặc điểm,
về sự biến động của hiện tượng từ đó vạch rõ xu hướng và tính qui luật của sự
phát triển đồng thời qua đó ta cũng có thể dự đoán mức độ của hiện tượng
trong tương lai.
Tổng số lượng pin Li-ion sử dụng ngày càng tăng nhanh trong thời gian
gần đây. Điều đó có thể nói lên rằng ngành công nghiệp pin đang phát triển
mạnh, đồng thời cũng cảnh báo một lượng pin thải ra môi trường cũng gia
tăng nhanh chóng. Tuy nhiên, việc xác lập kế hoạch sản xuất pin hàng năm
của các nhà sản xuất thực tế chưa được phù hợp; cũng như việc thu gom pin
thải và tái chế pin cũng chưa đạt hiệu quả cao (đặc biệt ở Việt Nam). Nguyên
nhân là chúng ta chưa tìm thấy qui luật vận động của số lượng pin sử dụng

Nguyễn Phi Hùng

24

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

trong nước, chưa đánh giá nghiêm túc thực chất để tìm ra những phương pháp
xử lý kịp thời nhằm cải thiện sức khỏe con người, chất lượng môi trường, gìn
giữ nguồn tài nguyên.
Vì vậy việc nghiên cứu tính qui luật của tổng lượng pin Li-ion sử dụng
là một vấn đề thiết yếu, nó giúp chúng ta tìm ra được xu hướng vận động từ
đó vạch rõ xu hướng phát triển. Từ đó chúng ta có thể đưa ra những giải pháp
tốt nhất cho việc thu gom, tái chế sử dụng nguồn pin đang thải ra môi trường.
Quá trình nghiên cứu thống kê gồm các giai đoạn: thu thập số liệu, xử
lý tổng hợp và phân tích, dự báo.
1.5.2. Phương pháp thu thập số liệu điều tra khảo sát
Trong thu thập số liệu thường áp dụng 2 hình thức chủ yếu: báo cáo
thống kê định kỳ và điều tra thống kê.
Báo cáo thống kê định kỳ là hình thức thu thập số liệu thống kê được
tiến hành thường xuyên, định kỳ theo nội dung, phương pháp cũng như hệ
thống biểu mẫu thống nhất, được qui định thành chế độ báo cáo do cơ quan có
thẩm quyền quyết định và áp dụng cho nhiều năm.
Điều tra thống kê là hình thức thu thập số liệu được tiến hành theo
phương án qui định cụ thể cho từng cuộc điều tra. Trong phương án điều tra
qui định rõ mục đích, nội dung, đối tượng, phạm vi, phương pháp và kế hoạch

tiến hành điều tra.
Điều tra thống kê được phân thành điều tra toàn bộ và điều tra không
toàn bộ. Điều tra toàn bộ nhằm tiến hành thu thập số liệu ở tất cả các đơn vị
của tổng thể. Trong khi đó điều tra không toàn bộ chỉ tiến hành thu thập số
liệu của một bộ phận các đơn vị trong tổng thể. Trong điều tra không toàn bộ
còn chia ra điều tra trọng điểm, điều tra chuyên đề và điều tra chọn mẫu.

Nguyễn Phi Hùng

25

Luận văn thạc sĩ


Ngành CN Môi trường

Khóa 2009-2011

Điều tra trọng điểm và điều tra chuyên đề khác với điều tra chọn mẫu ở
chỗ kết quả của nó không dùng để suy rộng cho tổng thể chung. Kết quả của
điều tra chọn mẫu được dùng để mô tả đặc điểm của tổng thể chung.
1.5.3. Một số phương pháp phân tích và dự đoán thống kê
Phân tích thống kê là giai đoạn cuối cùng của quá trình nghiên cứu
thống kê, từ các biểu hiện về lượng nhằm nêu lên một cách tổng hợp bản chất
và tính quy luật của các hiện tượng trong các điều kiện thời gian và không
gian cụ thể. Khi phân tích thống kê, người ta căn cứ vào các tài liệu báo cáo
và điều tra đã được tổng hợp để tính các chỉ tiêu cần thiết, so sánh và biểu
hiện các chỉ tiêu đó dưới dạng bảng số liệu hoặc đồ thị thống kê nhờ vào sự
hỗ trợ của các phương pháp chuyên môn của khoa học thống kê, rút ra những
kết luận đáp ứng mục đích nghiên cứu và đề xuất các biện pháp giải quyết.

Trong đó các phương pháp thường được sử dụng là: Phương pháp phân
tổ, phương pháp đồ thị, phương pháp dãy số biến động theo thời gian, phương
pháp hồi quy tương quan, phương pháp chỉ số và phương pháp cân đối.
Dự đoán hiểu theo nghĩa chung nhất là đi xác định mức độ hoặc trạng
thái của hiện tượng trong tương lai và đã có một lịch sử phát triển lâu dài. Cơ
sở của các dự đoán là lí luận của khoa học bao gồm các quy luật có tính logic
liên quan chặt chẽ với nhau. Dự đoán thống kê là nêu lên một cách tổng hợp
bản chất cụ thể và tính quy luật của hiện tượng và quá trình kinh tế xã hội
trong điều kiện lịch sử nhất định biểu hiện bằng số lượng, tính toán mức độ
tương lai của hiện tượng nhằm đưa ra những căn cứ cho quyết định quản lí.
Nhiệm vụ chung của phân tích và dự đoán thống kê là phải nêu rõ được
bản chất cụ thể, tính quy luật sự phát triển trong tương lai của hiện tượng kinh
tế xã hội nghiên cứu. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà thực hiện toàn bộ
nhiệm vụ trong phạm vi rộng hoặc hẹp hay chỉ thực hiện một phần.

Nguyễn Phi Hùng

26

Luận văn thạc sĩ