Pin là gì? Có mấy loại? ưu nhược điểm, ứng dụng của từng loại

ngoc-hue-1 Ngọc Huệ 11/10/2022
5 / 2 đánh giá

Pin là gì? Có những loại pin nào hiện nay? Đây là thắc mắc của đa số người dùng, do pin  được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống hằng ngày của chúng ta. Vậy hãy cùng mình tìm hiểu chi tiết về pin và những điều cần biết liên quan trong bài viết ngày hôm nay nhé!

Tìm hiểu pin là gì?

Pin là gì?

Pin là gì? pin được dùng là nguồn năng lượng cung cấp cho nhiều hệ thống thiết bị sử dụng điện và cũng được ứng dụng cho công nghiệp với quy mô lớn. 

Pin được ví như sự kết hợp của nhiều tế bào điện khác nhau. Chúng giúp chuyển hóa năng lượng hóa học thành dạng điện năng để lưu trữ điện.

Xét về khái niệm, pin là một thiết bị lưu trữ năng lượng dưới dạng hoá năng. Pin khi chúng ta dùng, năng lượng này sẽ dần chuyển đổi thành điện năng.

Ngày nay, pin được bố trí là lắp ráp cho các thiết bị điện tử, viễn thông có tính di động giúp sử dụng các thiết bị hiệu quả mà không cần cắm, nối thiết bị với nguồn điện gây bất tiện khác.

Tìm hiểu về pin
Tìm hiểu về pin, pin là gì?

Pin tiếng Anh là gì?

Pin là gì? Trong tiếng Anh pin được gọi là battery hoặc là cell. Thông thường chúng ta sẽ hay bắt gặp từ battery hơn. 

Nó xuất hiện trên bao bì, nhãn hộp, trên thân các thiết bị điện tử cầm tay, và trong các sách hướng dẫn sử dụng thiết bị nữa. 

Thuật ngữ cell hay được dùng trong khoa học với các tài liệu, bài báo nghiên cứu chuyên sâu về nguyên lý hoạt động của pin, các cải tiến hiệu suất, dung lượng của pin và vô số các nghiên cứu khác. 

Cấu tạo

Pin thông thường theo đúng tiêu chuẩn sẽ được cấu tạo nên từ 3 phần chính là: cực dương (-), cực âm (+) và chất điện phân (hai mặt điện cực ở hai đầu của pin truyền thống). 

Bên cạnh đó, bên ngoài chúng sẽ được bao bọc bởi một lớp vỏ.

Cấu tạo pin
Cấu tạo pin

Thực tế trong các sản phẩm hiện nay, các thành phần bên trong của pin được đặt trong vỏ kim loại hoặc nhựa. Và trong lớp vỏ này là cathode, kết nối với cực dương và anode kết nối cực âm. Những thành phần này được gọi các điện cực, chiếm hầu hết không gian trong pin và là nơi mà các phản ứng hóa học xảy ra.

Một lớp mỏng trung gian cho phép các điện tích chạy giữa cực âm và cực dương được gọi là điện phân. Sau đó, anode được nối với đầu âm và cathode nối với đầu dương để truyền điện ra ngoài.

Nguyên tắc hoạt động

Chúng ta đã hiểu pin là gì? Vậy nguyên lý hoạt động của chúng là gì? Để trả lời được câu hỏi này ta cần dựa trên cơ chế về sự tích tụ điện giữa hai cực, cực âm và dương. 

Nguyên lý hoạt động của pin
Nguyên lý hoạt động của pin

Dựa theo các phản ứng hóa học, pin có thể tích các electron ở cực dương. Tiếp theo chúng sẽ dịch chuyển để tạo thành dòng điện chạy trong mạch. Tại đây chất điện phân sẽ giữ cho các e không đi thẳng từ cực dương đến cực âm của pin.

Cuối cùng chúng đi đến dây dẫn và làm sáng bóng đèn. Kết quả của quá trình điện hóa này giúp thay đổi hóa chất ở cực dương và cực âm.

Còn trong quá trình sạc lại pin, hướng của dòng điện sẽ bị thay đổi khi sử dụng nguồn năng lượng khác và quá trình điện hóa xảy ra, chúng giúp khôi phục cực âm và cực dương. Các điện cực sẽ trở về trạng thái ban đầu và cung cấp năng lượng đầy đủ.

Các loại pin trên thị trường

Trên thị trường hiện nay đang có nhiều loại pin từ sản phẩm cung cấp cho điện dân dụng đến điện công nghiệp, đáp ứng nhu cầu sử dụng pin tốt hơn của người dùng. Ngoài ra, chúng đa dạng về cả chất liệu tạo thành pin nên đáp ứng nhiều nhu cầu sử dụng.

Các sản phẩm pin có nhiều hình dạng, kích cỡ, điện áp và dung lượng khác nhau (lượng điện tích hoặc năng lượng được lưu trữ). Pin có thể được chế tạo với các loại chất điện phân và điện cực khác nhau, nhưng thực sự chỉ có hai loại chính: pin sạc và pin không sạc.

Pin không sạc

Loại pin này chỉ cho phép sử dụng cho 1 duy nhất. Loại pin này được sử dụng, chúng không thể được sạc lại vì các vật liệu cấu tạo không trở về dạng ban đầu. Những nhà sản xuất pin đề nghị không sạc lại các loại pin này, có thể gây mất an toàn như cháy nổ.

Ví dụ: một số pin dùng một lần hiện nay như pin AA, AAA bình thường mà chúng ta sử dụng trong đồng hồ treo tường, điều khiển từ xa,…

Pin không sạc
Pin không sạc chỉ sử dụng 1 lần

Trên thị trường hiện nay pin không sạc cao cấp nhất là pin kiềm alkaline. Những sản phẩm này khá thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí và không bị rò rỉ và có thể sử dụng trong một vài năm và tiện mang theo bên mình.

pin kiềm alkaline
Pin kiềm alkaline

Pin sạc

Pin sạc có thể sạc lại được, đôi khi hàng trăm lần. Thông thường các pin thứ cấp được gọi là pin sạc,  là loại pin có thể được sử dụng và sạc lại đồng thời. 

Nó thường được lắp ráp với các vật liệu hoạt động ở trạng thái sạc/xả. Loại pin này sẽ được sạc lại bằng cách sử dụng dòng điện, đảo ngược các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xả.

Ví dụ: về các loại pin sạc này như pin được sử dụng trong điện thoại di động, máy nghe nhạc MP3, các thiết bị thông minh cần tay, đồng hồ, quạt tay,…

Pin sạc được chia thành nhiều loại, để hiểu thêm mời bạn đọc tiếp theo phần bên dưới.

5 loại pin sạc dùng phổ biến hiện nay

Xét về cấu tạo và tính năng sử dụng, pin sạc hiện nay được chia thành 5 loại:

1. Pin Niken-Cadmium

Loại Pin niken cadmium (hay pin Ni-Cd hoặc pin NiCad) là một loại pin có thể sạc lại. Pin niken được phát triển bằng cách sử dụng niken oxit hidroxit và cadmium kim loại làm điện cực. 

Pin Ni-Cd vượt trội trong việc duy trì điện áp khi không sử dụng. Thế nhưng, pin Ni-Cd lại dễ dàng bị hiệu ứng bộ nhớ khi pin được sạc một phần, làm giảm dung lượng của pin trong tương lai.

Pin Niken- Cadmium
Pin Niken- Cadmium

Ưu điểm

  • Pin có thể xả điện sâu trong thời gian dài.
  • Có số lượng vòng sạc/xả điện lớn hơn các pin sạc khác, do đó tuổi thọ pin lâu hơn.
  • Có mật độ năng lượng cao hơn, nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn so với pin axit chì.
  • NiCd thích hợp với thiết bị chú trọng đến kích thước và trọng lượng.
  • Về tốc độ tự xả thấp hơn so với pin Niken hiđrua kim loại (NiMH) (20%/tháng so với 30%/tháng).

Khuyết điểm

  • Loại pin NiCd cực kỳ độc. Ngoài ra, niken và cadimi là kim loại đắt tiền.
  • Mức tỏa nhiệt của pin là lớn, những loại pin kém chất lượng dễ gây mất an toàn.

Ứng dụng

  • Ứng dụng của pin Ni-Cd hiện nay ta có thể thấy là ở các thiết bị như máy tính xách tay, máy khoan, máy quay phim và các thiết bị hoạt động bằng pin nhỏ khác.

2. Pin niken-kim loại

Pin Niken kim loại hay pin Ni-MH là một loại cấu hình hóa học khác được sử dụng cho pin sạc. Pin có phản ứng hóa học ở điện cực dương của pin tương tự như tế bào cadmium niken (Ni-Cd), với cả hai loại pin sử dụng cùng loại niken oxit hydroxit (NiOOH). 

Ngoài ra, các điện cực âm trong Niken-Metal Hydride sử dụng hợp kim hấp thụ hydro thay vì cadmium được sử dụng trong pin NiCd.

Pin niken-kim loại
Pin niken-kim loại

 

Ưu điểm

  • Pin Ni-MH có thể sở hữu dung lượng gấp hai đến ba lần pin Ni-Cd có cùng kích thước và mật độ năng lượng của nó có thể đạt tới mức của pin lithium-ion. 
  • Khác với pin NiCd, pin Ni-MH không dễ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng nhớ như pin Ni-Cd.
  • Độ bền chu kỳ/tuổi thọ cao, từ 180 đến 2000 lần.

Khuyết điểm

  • Pin NiMH có mức độ tự xả cao khi nó có thể mất tới 3% điện năng trong một tuần lưu trữ.

Ứng dụng

  • Pin Ni-MH được ứng dụng trong các thiết bị dòng xả cao vì dung lượng và mật độ năng lượng cao như xe và các thiết bị điện tử thông minh, kỹ thuật.
  • Các pin NiMH tiêu chuẩn cũng phù hợp với các thiết bị tiêu hao nhiên liệu mức trung bình. Chẳng hạn như máy ảnh, đèn chớp, và các loại thiết bị điện tử khác,…

3. Pin lithium-ion

Trên thị trường, pin lithium ion là một trong những loại pin sạc phổ biến nhất. Pin được tìm thấy trong các thiết bị cầm tay khác nhau bao gồm điện thoại di động, thiết bị thông minh và một số thiết bị pin khác được sử dụng tại nhà. 

Pin lithium-ion
Pin lithium-ion

Ưu điểm 

  • Trọng lượng của pin nhỏ, thích hợp cho các thiết bị di động, cầm tay.
  • Điện tích lưu trữ tốt (mất đi khoảng 5%/ tháng)
  • Không phải xả pin trước khi sạc lại.
  • Có thể sạc lại được đến hàng trăm lần trước khi không còn sử dụng được nữa.

Nhược điểm

  • Tuổi thọ pin không cao, trong khoảng 2-3 năm, dù bạn có sử dụng nó hay không.
  • Các pin Lithium khi dùng thì phải cần đến mạch tích hợp phức tạp để quản lý hiệu suất của nó. Vì vậy giá thành của nó cao hơn nhiều loại khác.

Ứng dụng

  • Loại pin này ứng dụng trong các thiết bị cầm tay, thiết bị thông minh và trong cả hàng không vũ trụ và các ứng dụng quân sự do tính chất nhẹ của chúng.

4. Pin axit-chì

Pin axit chì được biết đến là dạng năng lượng đáng tin cậy chi phí thấp được sử dụng trong các ứng dụng nặng. Đây cũng là loại pin sạc lâu đời nhất và vẫn còn rất phù hợp và quan trọng đối với thế giới ngày nay. 

Chúng có tỷ lệ năng lượng và thể tích so với trọng lượng rất thấp; nhưng nó có tỷ lệ công suất so với trọng lượng tương đối lớn và kết quả là có thể cung cấp dòng điện đột biến lớn khi cần thiết. 

Những thuộc tính này cùng với chi phí thấp làm cho các pin này hấp dẫn để sử dụng trong một số ứng dụng hiện tại cao như cung cấp năng lượng cho động cơ khởi động ô tô và để lưu trữ trong các bộ nguồn dự phòng.

Pin axit-chì
Pin axit-chì

Ưu điểm

  • Pin có sẵn ở tất cả các hình dạng và kích cỡ. 
  • Pin loại này chịu được tốc độ chậm, nhanh và quá tải.
  • Pin có khả năng chịu đựng không hoạt động lâu dài có hoặc không có dung môi.
  • Khoảng 97% chì có thể được tái chế và tái sử dụng trong pin mới.
  • Chi phí sản xuất thấp và thiết kế đơn giản dễ sản xuất.
  • Có khả năng tự xả thấp, thấp nhất trong số các loại pin sạc.
  • Pin axit chì có khả năng cung cấp hiệu suất tốt ở nhiệt độ thấp và cao.

Nhược điểm

  • Pin chì nặng hơn so với các loại pin khác.
  • Pin có năng lượng riêng thấp, tỷ lệ trọng lượng và năng lượng kém.
  • Pin phải được lưu trữ trong điều kiện tích điện để ngăn ngừa sunfat.
  • Vòng đời của pin hạn chế và không thân thiện với môi trường.

Ứng dụng

  • Pin axit chì là lựa chọn hàng đầu hiện nay vì nó đã được kiểm tra thời gian để sử dụng trong các ứng dụng ô tô, xe máy, xe đạp điện và các hệ thống cung cấp điện lớn như tàu ngầm, khu công nghiệp, máy móc thiết bị lớn,..

5. Pin Li-Po

Pin Li-Po hay còn được gọi là pin sạc polymer ion vì nó sử dụng chất điện phân polymer dạng gel có độ dẫn điện cao thay vì chất điện phân dạng lỏng. Pin Li-Po đi theo công nghệ Li-ion và được bảo vệ rất cao khi so sánh với pin Li-ion với mật độ năng lượng 185 Wh/Kg. 

Pin Li-Po
Pin Li-Po

Ưu điểm

  • Có khả năng chịu đựng được với những va chạm vật lý.
  • Có giá thành rẻ hơn nhiều so với loại khác.
  • Do không cần đến các vỏ bọc để giữ các bản cực nên pin được áp dụng để tạo độ thẩm mỹ và hợp với nhiều thiết bị khác nhau.
  • Những tinh thể của pin có khả năng chống va chạm vật lý nên rất an toàn ngay cả khi mất đi lớp bảo vệ bên ngoài.
  • Loại pin này cho phép sạc và xả nhiều lần hơn so với pin Li-ion.

Nhược điểm

  • Pin có chi phí sản xuất cao (Đắt hơn 30 – 40% so với pin Li-ion).
  • Pin có tuổi thọ sẽ giảm sau quá trình sạc xả. (Cứ khoảng 300 vòng sạc xả, khi đó pin giảm dung lượng đi 20% so với lúc mới).
  • Tuổi thọ pin cũng bị ảnh hưởng bởi các sạc và xả pin không đúng cách.

Ứng dụng

  • Pin Li-Po được dùng nhiều trong các thiết bị điện tử cầm tay, đồ chơi thông minh,…

Ngày nay công nghệ đang ngày càng phát triển và phát triển, cải tiến các loại pin cả về hiệu suất, chất lượng, tính gọn nhẹ cũng như chi phí đầu tư ngày càng hấp dẫn.

Như vậy qua những thông tin tổng hợp ở trên, chắc hẳn bạn đọc đã có câu trả lời của mình về pin là gì và hiểu rõ hơn các loại pin thông dụng hiện nay. Nếu thấy bài viết hay, hãy chia sẻ để người người cần bạn nhé!

Bài viết liên quan

Hỏi đáp (0 lượt hỏi và trả lời)

Đánh giá của bạn :

Thông tin bình luận

Thông tin hay