Các công nghệ pin sạc laptop và điện thoại

Báo cáo:

Công nghệ pin sạc
laptop và điện thoại

GV hướng dẫn:
ThS. Ngô Quốc Luân

Sinh viên thực hiện:
Lê Dũ Chiếc

B1200566


Nội dung báo cáo

I. Giới thiệu

II. Các công

sơ lược về

nghệ pin sạc

pin


Lý do chọn đề tài
g
n
nă

n g
ồ
u ợn
g
N lư

M

ặ

c
á
h
k
t

Pin là nguồn cung cấp năng lượng cho các
thiết bị di động (laptop, điện thoại di
động…). Trong khi các thiết bị di động liên
tục phát triển về: công nghệ chip bán dẫn,
màn hình, khả năng chụp ảnh..v.v..thì công
nghệ pin vẫn còn đang ì ạch và hụt hơi.
Để một công nghệ pin mới ra đời và đưa vào
sản xuất thương mại phải mất ít nhất vài
năm. Do đó việc tìm hiểu về các loại công
nghệ pin và cách sử dụng nguồn năng lượng
này hiệu quả là yêu cầu cần thiết trong thời
điểm hiện nay.

I. Khái quát về pin.
1. Định nghĩa

Định nghĩa một cách
đơn giản pin là một
thiết bị lưu trữ năng
lượng dưới dạng hoá
học

Pin là
gì ?

Pin là nguồn cung cấp
năng lượng hoạt
động cho hầu như tất
cả các thiết bị cầm
tay hiện nay

Dùng
làm gì?


2. Những thông số cơ bản.
Điện áp của pin đo bằng vôn (V),
điện áp của pin phải phù hợp với
chỉ định của thiết bị. Thí dụ: các
loại pin (Ni-MH) và Ni-Cd, điện áp
là 1.2V mỗi viên

Điện

Áp (V)

  Dung lượng của pin được đo bằng
đơn vị miliampe giờ (mAh), pin có
mAh càng lớn thì dung lượng càng
lớn. Chỉ số này giúp bạn so sánh độ
mạnh của các loại pin

Dung
lượng
mAh


3. Phân loại: có 2 loại

Đây là các loại pin chỉ dùng được
1 lần

  Pin được thiết kế để nạp được nhiều
lần. Các pin cỡ nhỏ dùng cho các
thiết bị tiêu thụ ít năng lượng như
đồng hồ đeo tay; những pin lớn có
thể cung cấp năng lượng cho các
thiết bị di động

Pin sơ
cấp

Pin thứ
cấp

II. Các công nghệ pin thứ cấp

á
Qu

hát
p
h
trìn

cá
n
triể

ng
ô
c
c

pin
ệ
ngh

3. Pin Li-ion

2. Pin NiMH

1. Pin NiCd

Công nghệ pin đời
đầu.
Dễ bị suy giảm hiệu
suất do “hiệu ứng
nhớ”.

4. Pin Li-Po

“Hiệu ứng nhớ”
được khắc phục.
Tuy nhiên dễ bị
cháy nổ.

Công nghệ pin phổ
biến nhất hiện nay.
Có khá nhiều ưu
điểm.

Pin sạc tiên tiến
nhất hiện nay.


1. Pin NiCd

Pin NiCd(Nickel-Cadmium) là pin sạc được phổ biến
rộng rãi đầu tiên được làm từ hai chất hoá học chính ,
Nikel , dưới dạng Nickelic Hydroxide và Cadmium
nhưng hiện nay nó rất ít được sử dụng nó gặp phải một
số nhược điểm.

Một số nhược điểm của pin NiCd
01

02

Hiệu ứng nhớ ,
nghĩa là nếu bạn
không sạc đầy
điện lúc đầu, dần
dần qua mỗi lần
sạc, dung lượng
của pin sẽ từ từ
giảm xuống.

Pin Ni-Cd có điện
thế bị giảm đột
ngột ở cuối chu
kỳ xả. Do đó, cần
mang theo sạc dự
phòng
trong
những
trường
hợp quan trọng.

03

Pin có thành phần
chính là Cadnium,

đây là nguyên tố
rất độc hại và gây
ô
nhiễm
môi
trường.

Do tồn tại khá nhiều nhược điểm
nên pin NiCd ngày nay rất ít khi
được sử dụng, thay vào đó là các
công nghệ pin tiên tiến hơn


2. Pin NiMH
2.1. Lịch sử ra đời

NiMH là viết tắt của Nickel Metal Hydride (kền kim loại
hy-đrua).
Kỹ thuật pin NiMH được Ovonic Battery, một chi nhánh
của ECD Ovonics có trụ sở tại Michigan phát triển, các
pin NiMH bắt đầu được bán ra công chúng năm 1983.


2.2. Nguyên lý hoạt động

01

02

03

Phản ứng anốt xảy ra trong một
pin NiMH như sau:
H2O + Mm + 2e- ↔ OH- + 0.5H2

Pin được sạc theo vế phải của
phương trình này và xả theo vế
trái

Hydro sinh ra trong quá trình
sạc được trữ ở dạng Mm-Hx,
hyđrua kim loại của pin, không
sinh ra ở dạng khí


2.3. Ưu và nhược điểm
+ Ưu điểm

01
Khả năng lưu trữ
năng lượng tốt và
nội trở nhỏ
 Pin Ni-MH hiệu
ứng nhớ thấp và
dung lượng pin
cao hơn hai lần
pin Ni-Cd

02
Có thể sạc bất cứ

lúc nào mà không
cần phải xả pin
Tốc độ sạc nhanh.

03
Giá thành rẻ và rất
dễ mua tại các
cửa hàng


2.3. Ưu và nhược điểm
+ Nhược điểm
01

Có thể bị hỏng
vì nhiệt nếu
sạc quá lâu

02

Dễ bị cháy nổ


3. Pin Li-ion (công nghệ pin phổ biến nhất hiện nay)
3.1. Lịch sử ra đời

Pin Li-ion đầu tiên được đề xuất vào những năm 1970
bởi nhà hóa học người Mỹ Michael Stanley
Whittingham. Năm 1985, Akira Yoshino lắp ráp mô hình
pin đầu tiên dựa trên tất cả các yếu tố thành công từ

trước tạo ra thế hệ pin Li-ion đã được hoàn thiện và an
toàn hơn. Năm 1991, pin Li-ion được thương mại hóa.


3.2. Nguyên lý hoạt động
Cấu
tạo

Gồm: võ ngoài, cực dương,
cực âm, màng ngăn cách
điện và dung môi.

Catot

Cực dương được cấu
tạo
từ
Lithium
cacbonat
oxide
(LiCo2). Khi có dòng
điện
chạy
qua,
nguyên từ Lithium dể
dàng tách khỏi câu
trúc tạo thành ion
dương Lithium, Li+

Anot

Cực âm cấu tạo từ
graphene (than chì) có
chức năng lưu giữ các
ion Lithium L+ trong
tinh thể.


3.2. Nguyên lý hoạt động

Nạp

Xả

Hoạt động dựa trên sự trao đổi lithium ion giữa các cực
âm và dương làm bằng lithium carbon, sử dụng dung
môi hữu cơ như chất điện phân. Khi xả hoàn toàn năng
lượng, các ion Lithium mang dấu dương (Li+) sẽ nằm
tại điện cực dương, do không còn các electron. Nếu
chúng ta cung cấp electron (tiếp điện cho pin - sạc lại),
các ion sẽ tự động tách khỏi cực dương và trở về cực
âm.


3.3. Ưu và nhược điểm
+ Ưu điểm

01
Trọng lượng của
pin nhỏ.

Không có hiệu
ứng nhớ.
Sạc được nhiều
lần.

02
Khi không sử
dụng, các pin loại
này giữ được
điện tích cũng rất
tốt (mất khoảng
5% năng lượng
điện tích mỗi
tháng)

03
Có thể sinh ra
một số lượng lớn
năng lượng trong
các phản ứng
hóa học.


3.3. Ưu và nhược điểm
+ Nhược điểm
01

Tỏa nhiệt nhiều và có thể
bốc cháy hoặc nổ (tuy nhiên
tỷ lệ này rất nhỏ)

02

Dung lượng bị suy giảm
theo thời gian, dù bạn có sử
dụng hay không

03

Giá thành khá cao do mạch
tích hợp phức tạp để quản
lý hiệu suất của nó


3.4. Những lưu ý khi sử dụng

01
Tránh nhiệt độ
cao.
Không nên sử
dụng đến cạn
mới sạc lại sẽ
làm giảm dung
lượng pin

02
Khi pin mới sử
dụng lần đầu
cần sạc nhồi 3
lần (sạc gấp 1,5

lần dung lượng
của pin)

03
Khi không sử
dụng cần sạc
pin đầy khoảng
70%
dung
lượng và bảo
quản ở nhiệt độ
thấp


4. Pin Polime Lithium.
4.1. Lịch sử ra đời

Lithium Polymer (LiPo) - công nghệ pin sạc tiên tiến
nhất hiện nay, được phát triển dựa trên công nghệ pin
Li ion, sản xuất lần đầu trong khoảng những năm 19951997, cụ thể vào năm 1994 công ty Bellcore chính thức
thương mại hóa pin Li-ion Polymer sau một quá trình
nghiên cứu.


4.2. Nguyên lý hoạt động

Pin LiPo có nguyên lý hoạt động
tương tự pin Li-ion nhưng không
sử dụng chất điện phân dạng lỏng
mà thay vào đó nó sử dụng chất

điện phân dạng polymer khô, tương
tự như một miếng phim nhựa mỏng.

1

  Miếng phim này được kẹp giữa cực
dương và cực âm của pin. Do không sử
dụng chất điện phân nên pin Li-po rất
mỏng và có hình dạng rất linh hoạt
có thể đáp ứng nhu cầu của nhiều nhà
sản xuất và người tiêu dùng.

2


3.3. Ưu và nhược điểm
+ Ưu điểm
01

Pin Li-Po kế thừa những
ưu điểm của pin Li-ion,
ngoài ra:

02

Pin mới này có thể chịu
được những chấn động vật
lý, và rất khó bị cháy nổ

03

Có thể được tạo hình dáng
khác nhau, cho phép nhiều
lần xạc và xả hơn.

04

Pin lithium polymer cũng
nhẹ hơn nhiều so với
lithium ion.


3.3. Ưu và nhược điểm
+ Nhược điểm:
Tuy có rất nhiều ưu điểm, nhưng pin vẫn vấp phải một số hạn
chế như:

01

Giá thành sản xuất cao (nên
pin Li Po chỉ được sử dụng
trên các sản phẩm cao cấp)

02

Dung lượng bị suy giảm
theo thời gian, dù có sử
dụng hay không.

03

Các bao bì mềm trên các
tế bào polymer dễ bị đâm
thủng , dẫn đến rò rỉ pin.


3.4. Những lưu ý khi sử dụng
Để đạt hiệu quả sử dụng cao nhất, ta cần lưu ý một số điểm sau:

01
Không cần sạc
nhồi trong lần
đầu sử dụng
Cần tránh nhiệt
độ cao

02
Có thể sạc và
xả pin bất cứ
lúc nào.
Mỗi tuần, nên
xả hết pin và
nạp đầy pin lại
để pin sạch và
kéo dài tuổi thọ

03
Không nên sử
dụng đến cạn
pin hoàn toàn

mới sạc lại.
Tránh tình trạng
để pin cạn kiệt
quá lâu.


XIN CHÂN THÀNH CẢM
ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN
ĐÃ LẮNG NGHE!!!