Pin lithium-ion ở xung quanh chúng ta, giữ cho các thiết bị và ô tô của chúng ta hoạt động. Chúng giống như những động cơ nhỏ cung cấp năng lượng cho thế giới của chúng ta. Nhưng điều gì bên trong chúng và khiến chúng hoạt động? Chúng ta hãy xem xét.
Pin Lithium-Ion là gì?
Pin lithium-ion giống như những nhà máy năng lượng tí hon. Họ sử dụng các ion lithium để tạo ra điện.
Hãy tưởng tượng những ion này như những sứ giả mang năng lượng giữa hai bộ phận pin. Bên trong, một lớp phân cách đảm bảo các ion lithium có thể di chuyển giữa các bên trong khi chặn các electron.
Khi sạc, các ion di chuyển từ cực dương sang cực âm, tích trữ năng lượng. Trong quá trình phóng điện, các ion quay trở lại cực dương, cung cấp năng lượng. Chuyển động qua lại này của các ion lithium tạo ra điện áp, đẩy các electron qua thiết bị được kết nối, cung cấp năng lượng cho thiết bị.
Pin Lithium-Ion Vs. Pin Lithium-Ion
Hãy nói về sự khác biệt giữa pin lithium-ion và pin lithium-ion.
Pin lithium-ion giống như một đội vận động viên, trong đó mỗi tế bào lithium-ion là một trong những vận động viên đó. Đội cần tất cả các vận động viên làm việc cùng nhau để trở nên mạnh mẽ.
Mỗi tế bào này có điện áp riêng. Ví dụ, điện áp của pin lithium iron phosphate dao động từ 3,2 đến 3,8 volt. Để cấp nguồn cho các thiết bị lớn hơn, chúng ta có thể kết hợp nhiều ô để tạo ra pin có điện áp cao hơn, như 12, 24 hoặc 48 volt. Xếp hàng các tế bào trong loạt thêm điện áp của họ.
Các tế bào cũng có thể được kết nối song song. Điều này kết hợp công suất của chúng, do đó hai ô song song có thời lượng dài gấp đôi một ô.
Bên trong pin Lithium-Ion có gì?
Pin lithium chứa nhiều tế bào lithium-ion được mắc nối tiếp và song song, cùng với các dây kết nối và một hệ thống quản lý pin (BMS).
BMS theo dõi tình trạng và nhiệt độ của pin. Ngoài ra, nó có thể cân bằng năng lượng trên tất cả các tế bào trong mỗi lần sạc đầy để tối đa hóa tuổi thọ và hiệu suất của pin.
Bên trong tế bào Lithium-Ion có gì?
Bên trong một tế bào lithium-ion đơn khá đơn giản. Nó bao gồm bốn thành phần chính: cực dương, cực âm, chất điện phân và chất phân tách. Các thành phần này hoạt động liền mạch với nhau để lưu trữ và giải phóng năng lượng khi cần thiết.
Anode và Cathode
Cốt lõi của pin lithium-ion là hai điện cực – cực dương và cực âm. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong khả năng lưu trữ và giải phóng năng lượng của pin.
Điện cực âm, được gọi là cực dương, thường được làm bằng than chì. Trong quá trình sạc, các ion lithium di chuyển từ cực âm, qua thiết bị phân tách và được lưu trữ ở cực dương. Khi pin được sử dụng và xả, các ion lithium sẽ chảy ngược từ cực dương sang cực âm.
Mặt khác, điện cực dương hay cực âm thường được cấu tạo từ các oxit kim loại gốc lithium. Các vật liệu làm cực âm phổ biến bao gồm oxit lithium coban (LCO), lithium sắt photphat (LFP) và oxit mangan lithium (LMO). Mỗi loại hóa chất này đều có những lợi thế riêng về mật độ năng lượng, độ an toàn và vòng đời.
Ví dụ, tế bào dựa trên LCO có xu hướng có mật độ năng lượng cao hơn, khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho điện thoại thông minh và máy tính xách tay. Mặt khác, tế bào LFP được biết đến với độ an toàn vượt trội và tuổi thọ dài, khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho xe điện. Các tế bào LMO đạt được sự cân bằng giữa mật độ năng lượng và hiệu quả chi phí.
chất điện giải
Chất điện phân tạo điều kiện thuận lợi cho dòng ion lithium giữa cực dương và cực âm trong quá trình sạc và xả.
Các chất điện phân phổ biến nhất được sử dụng trong pin lithium-ion là muối lithium, điển hình là lithium hexafluorophosphate (LiPF6), được hòa tan trong dung môi hữu cơ. Muối lithium này cung cấp môi trường cần thiết để các ion lithium di chuyển tự do giữa hai điện cực.
Trong quá trình sạc, các ion lithium được tách ra khỏi cực âm và di chuyển qua chất điện phân để được lưu trữ ở cực dương. Khi pin đang được sử dụng và xả, quá trình này được đảo ngược, với các ion lithium chảy ngược từ cực dương sang cực âm, tạo ra dòng điện cần thiết.
Dấu phân cách
Dải phân cách nằm giữa cực dương và cực âm. Vật liệu mỏng này cho phép các ion lithium đi qua nhưng lại dừng sự dẫn điện, buộc các electron phải chạy qua thiết bị.
Dải phân cách cũng đóng vai trò an toàn – nếu nó quá nóng, lỗ chân lông của nó sẽ đóng lại, dừng vận chuyển ion lithium và tắt pin để tránh hư hỏng hoặc cháy nổ.
Phần kết luận
Pin lithium-ion nhìn bề ngoài có vẻ đơn giản nhưng khi tìm hiểu sâu hơn, bạn sẽ khám phá ra nhiều thành phần khác nhau.
Những bài viết liên quan:
