Giải thích 8 loại pin lithium – Loại nào phù hợp với bạn?

Giới thiệu

Pin lithium đã trở nên phổ biến trong xã hội hiện đại, cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ thiết bị điện tử tiêu dùng đến xe điện. Pin lithium lần đầu tiên được Sony thương mại hóa vào năm 1991, cung cấp một loại pin sạc nhẹ thay thế cho các công nghệ trước đây như niken-cadmium. Trong ba thập kỷ kể từ đó, nghiên cứu liên tục đã dẫn đến những cải tiến lớn về mật độ năng lượng, độ an toàn, tuổi thọ và tốc độ sạc.

Pin lithium dựa vào dòng ion lithium giữa điện cực dương (cực âm) và điện cực âm (cực dương). Trong quá trình phóng điện, các ion lithium chảy từ cực dương sang cực âm thông qua dung dịch điện phân. Điều này tạo ra một dòng điện cung cấp năng lượng cho thiết bị. Khi sạc, một điện áp bên ngoài được áp dụng để đảo ngược dòng ion lithium trở lại cực dương.

Các loại hóa chất pin lithium khác nhau đã xuất hiện trong những năm qua, mỗi loại đều có những ưu điểm và sự cân bằng riêng. Pin lithium-ion đời đầu sử dụng cực âm oxit lithium coban, trong khi các biến thể hiện đại hơn sử dụng cực âm niken, mangan và nhôm. Các hóa chất mới như lithium iron phosphate tăng cường hơn nữa sự ổn định và an toàn. Pin lithium thể rắn với chất điện phân rắn thay vì chất lỏng cũng là một lĩnh vực đang được nghiên cứu tích cực.

Mật độ năng lượng cao và tính chất nhẹ của pin lithium đã khiến chúng trở nên lý tưởng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị và phương tiện tiêu dùng. Những cải tiến liên tục trong công nghệ pin lithium sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc cho phép điện khí hóa giao thông vận tải rộng rãi hơn và sử dụng năng lượng tái tạo trong những năm tới.

BSLBATT là một chuyên gia nhà sản xuất pin lithium-ion , bao gồm dịch vụ R&D và OEM trong hơn 20 năm, các sản phẩm của chúng tôi đạt tiêu chuẩn ISO/CE/UL/UN38.3/ROHS/IEC. Công ty đang thực hiện sứ mệnh phát triển và sản xuất dòng sản phẩm tiên tiến “BSLBATT” (Pin Lithium Giải pháp Tốt nhất). Sản phẩm Lithium BSLBATT cung cấp năng lượng cho một loạt ứng dụng bao gồm, Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời , lưới điện siêu nhỏ, Lưu trữ năng lượng hộ gia đình , xe golf , Hàng hải , RV , pin công nghiệp , và hơn thế nữa Công ty cung cấp đầy đủ các dịch vụ và sản phẩm chất lượng cao nhằm tiếp tục mở đường cho một tương lai xanh hơn và hiệu quả hơn cho việc lưu trữ năng lượng. Nhiều loại pin lifepo4 cho bạn lựa chọn!

Pin Lithium sơ cấp-các loại pin lithium

Pin lithium sơ cấp là loại pin không thể sạc lại, sử dụng một lần, có chứa lithium kim loại. Chúng có mật độ năng lượng cao hơn hầu hết các loại pin chính khác, cung cấp nhiều năng lượng lưu trữ hơn trên mỗi trọng lượng.

Một số đặc điểm chính của pin lithium sơ cấp:

• Sử dụng kim loại lithium nguyên chất làm vật liệu cực dương. Điều này mang lại mật độ năng lượng rất cao nhưng cũng có thể gây ra các vấn đề về an toàn nếu không được ngăn chặn đúng cách.

• Không thể sạc lại. Pin lithium sơ cấp được thiết kế cho các ứng dụng sử dụng một lần. Cố gắng sạc lại chúng có thể dẫn đến quá nhiệt và có nguy cơ nổ.      

• Tự xả nhanh hơn các loại pin chính khác. Chúng sẽ mất điện dần dần ngay cả khi không sử dụng. Tuổi thọ hữu ích thường là 5-10 năm.      

• Đắt hơn pin dùng một lần kiềm và carbon-kẽm. Mật độ năng lượng cao khiến chúng phù hợp nhất với các thiết bị có yêu cầu về thời lượng pin dài.

• Yêu cầu mạch bảo vệ để ngăn chặn hoạt động bên ngoài phạm vi điện áp và nhiệt độ an toàn. Pin lithium không được bảo vệ có thể không an toàn.

• Thường được sử dụng trong đồng hồ, máy tính, khóa ô tô từ xa và các thiết bị khác cần pin nhỏ gọn, có tuổi thọ cao. Cũng được sử dụng trong các thiết bị năng lượng cao đặc biệt.

Pin lithium sơ cấp mang lại lợi thế về hiệu suất so với pin dùng một lần thông thường nhưng cần cân nhắc thêm về an toàn. Chúng phù hợp nhất cho các thiết bị tiêu hao năng lượng thấp với yêu cầu về tuổi thọ dài, trong đó lợi ích của trọng lượng nhẹ và mật độ năng lượng cao khiến chi phí cao hơn.

Pin Lithium-Ion thứ cấp-các loại pin lithium

Pin lithium-ion thứ cấp có thể sạc lại và là loại pin lithium phổ biến nhất được sử dụng hiện nay. Chúng có mật độ năng lượng cao, không có hiệu ứng bộ nhớ và chỉ mất 5% điện tích mỗi tháng khi không sử dụng. Điều này làm cho chúng rất phù hợp với các thiết bị điện tử tiêu dùng như máy tính xách tay, điện thoại và máy tính bảng cần sạc lại thường xuyên.

Cực âm được làm bằng oxit kim loại lithium như oxit lithium coban và cực dương được làm bằng than chì hoặc oxit titan. Trong quá trình phóng điện, các ion lithium chảy từ cực dương đến cực âm thông qua chất điện phân và thiết bị phân tách. Khi sạc, các ion chảy ngược lại để tự lắp lại vào cực dương.

Pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao nhưng có thể suy giảm theo thời gian khi nhiệt độ cao hoặc sạc quá mức. Họ cũng có những lo ngại về an toàn nếu bị hư hỏng hoặc bị lỗi. Tuy nhiên, khi được sử dụng đúng cách, chúng sẽ cung cấp nguồn năng lượng có thể sạc lại hiệu quả cho các thiết bị điện tử cầm tay. Nghiên cứu tiếp tục nhằm mục đích tăng mật độ năng lượng hơn nữa và cải thiện độ an toàn và tuổi thọ.

Pin Lithium Polymer-các loại pin lithium

Pin lithium polymer , đôi khi được viết tắt là LiPo, sử dụng thiết kế túi linh hoạt cho phép chất điện phân lơ lửng trong hỗn hợp polymer rắn. Điều này làm cho pin lithium polymer có hình dạng nhẹ hơn, mỏng hơn và dễ uốn hơn so với pin hình trụ hoặc hình lăng trụ cứng.

Chất điện phân polymer giúp pin an toàn hơn bằng cách giảm nguy cơ rò rỉ chất điện phân. Nó cũng cho phép các nhà sản xuất định hình các tế bào thành nhiều kích cỡ khác nhau để phù hợp hơn với vỏ của thiết bị. Các tế bào lithium polymer có thể được chế tạo rất mỏng, chỉ dày vài mm. Kích thước nhỏ gọn này khiến chúng rất phù hợp với các thiết bị điện tử tiêu dùng nhỏ như điện thoại thông minh và máy tính bảng.

Vỏ linh hoạt và chất điện phân cung cấp thêm khả năng chống sốc và rung so với các tế bào cứng. Tuy nhiên, vật liệu polymer vẫn dễ bị thủng. Phải cẩn thận để không làm hỏng tế bào lithium polymer để tránh đoản mạch bên trong.

Pin lithium polymer thường có điện trở trong thấp hơn pin lithium-ion tương đương. Điều này dẫn đến hiệu suất phóng điện tốt hơn và khả năng cung cấp xung dòng điện cao. Chất hóa học này cũng có đường cong phóng điện phẳng hơn so với lithium-ion, duy trì điện áp trung bình cao hơn để đạt được công suất cao hơn.

Nhìn chung, thiết kế túi của pin lithium polymer mang lại lợi thế về trọng lượng, kích thước và hình dạng linh hoạt so với các dạng pin truyền thống. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho các thiết bị tiêu dùng di động, máy bay không người lái, các mẫu điều khiển bằng sóng vô tuyến và các ứng dụng khác yêu cầu pin nhỏ, nhẹ.

Pin Lithium Iron Phosphate Các loại pin LiFePo4-lithium

Sản phẩm Lithium BSLBATT cung cấp năng lượng cho một loạt ứng dụng bao gồm, Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời , lưới điện siêu nhỏ, Lưu trữ năng lượng hộ gia đình , xe golf , Hàng hải , RV , pin công nghiệp .

Liti sắt photphat Pin (LiFePO4) sử dụng cực âm làm bằng vật liệu lithium sắt photphat. Điều này mang lại chất hóa học an toàn và ổn định hơn so với các loại pin lithium-ion khác.

Ưu điểm chính của pin lithium iron phosphate là tuổi thọ dài. Chúng có thể chịu được hàng trăm đến hàng nghìn chu kỳ sạc/xả. Điều này khiến chúng rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tuổi thọ cao như lưu trữ năng lượng tái tạo và xe điện.

LFP của BSLBATT pin đã được phát triển độc lập thông qua hệ thống quản lý pin BMS, hệ thống này có thể tăng tuổi thọ của pin điện lên 4.000 + thời gian và pin lưu trữ năng lượng để 6.000-10.000 + lần.

Pin LiFePO4 có mật độ năng lượng thấp hơn các loại pin lithium-ion khác nhưng tính chất hóa học ổn định của chúng mang lại độ an toàn rất tốt. Chúng vốn không cháy nếu bị hư hỏng hoặc sạc quá mức. Không có nguy cơ thoát nhiệt.

Nhìn chung, pin lithium iron phosphate mang lại sự cân bằng tuyệt vời về độ an toàn, tuổi thọ dài và hiệu suất tốt. Tính chất hóa học tương đối an toàn và ổn định của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng mặc dù mật độ năng lượng thấp hơn một chút so với các loại pin lithium-ion khác. Tuổi thọ dài đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng như xe điện.

Pin Lithium Titanate-các loại pin lithium

Pin lithium titanat đại diện cho một sự tiến bộ so với pin lithium-ion truyền thống. Họ sử dụng lithium titanate thay vì than chì trên cực dương. Điều này mang lại cho pin lithium titanate một số lợi thế chính:

Sạc nhanh – Lithium titanate cho phép thời gian sạc nhanh hơn nhiều so với pin lithium-ion tiêu chuẩn. Một số pin lithium titanate có thể sạc tới hơn 80% công suất trong vòng 10 phút. Điều này khiến chúng rất phù hợp cho các ứng dụng cần sạc nhanh như xe điện.

tuổi thọ dài – Cực dương lithium titanate có độ ổn định cao. Điều này cho phép pin xử lý hàng nghìn chu kỳ sạc/xả. Pin lithium titanate thường có tuổi thọ cao hơn 10 lần so với pin lithium-ion tiêu chuẩn trước khi cần thay thế. Một số phiên bản có tuổi thọ từ 20 năm trở lên.

Sự an toàn   – Pin lithium titanate ít gặp vấn đề thoát nhiệt hơn và có độ ổn định cao hơn. Điều này mang lại cho họ lợi thế trong các ứng dụng quan trọng về an toàn như thiết bị y tế.

Hiệu suất ở nhiệt độ thấp – Vật liệu cực dương cho phép khả năng phóng điện vượt trội ở nhiệt độ lạnh. Pin lithium titanate có thể hoạt động hiệu quả ngay cả khi nhiệt độ xuống tới -30°C.

Cho đến nay, chi phí cao của pin lithium titanate đã hạn chế việc áp dụng chúng. Tuy nhiên, khi quy mô sản xuất tăng lên, chi phí dự kiến ​​sẽ trở nên cạnh tranh hơn với lithium-ion tiêu chuẩn. Tuổi thọ vượt trội và khả năng đạp xe của chúng khiến pin lithium titanate trở nên lý tưởng cho các vai trò đòi hỏi nguồn điện lâu dài, đáng tin cậy.

Pin Lithium Lưu Huỳnh-các loại pin lithium

Pin lithium lưu huỳnh là một loại pin hóa học mới thú vị cung cấp mật độ năng lượng cao hơn đáng kể so với pin lithium ion. Những loại pin này sử dụng lưu huỳnh làm vật liệu cực âm, về mặt lý thuyết có thể lưu trữ năng lượng gấp 5 lần trọng lượng so với cực âm oxit lithium coban truyền thống được sử dụng trong pin lithium ion.

Một số ưu điểm chính của pin lithium lưu huỳnh:

• Mật độ năng lượng lý thuyết cực cao khoảng 500 Wh/kg hoặc 2800 Wh/L. Con số này cao gấp 2-5 lần so với pin lithium ion.

• Việc sử dụng lưu huỳnh làm vật liệu cực âm rất dồi dào và rẻ hơn nhiều so với coban hoặc niken được sử dụng trong pin lithium ion. Điều này có thể làm giảm đáng kể chi phí.

• Cực âm lưu huỳnh có trọng lượng nhẹ so với cực âm oxit kim loại.

• Không có nguy cơ thoát nhiệt như pin lithium ion.

• Vật liệu lành tính với môi trường.

Tuy nhiên, pin lithium lưu huỳnh vẫn phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật trước khi được thương mại hóa rộng rãi:      

• Tuổi thọ ngắn do mất vật liệu hoạt tính lưu huỳnh qua các chu kỳ. Nghiên cứu đang được tiến hành về các chất phụ gia và chất phủ để giải quyết vấn đề này.

• Hiệu suất coulombic thấp. Cơ chế phản ứng phức tạp dẫn đến mất lưu huỳnh hoạt tính.

• Sự giãn nở thể tích của lưu huỳnh lên tới 80% trong quá trình phóng điện dẫn đến sự suy giảm cơ học của cực âm. Cấu trúc nano của lưu huỳnh giúp giải quyết vấn đề này.

• Tính dẫn điện kém của lưu huỳnh cần có chất phụ gia dẫn điện.

• Cực dương kim loại lithium phản ứng với polysulfua hòa tan dẫn đến suy giảm công suất nhanh chóng. Lớp phủ bảo vệ trên kim loại lithium đang được phát triển.

Nếu những thách thức này có thể vượt qua, pin lithium sulfur có thể mang lại công nghệ pin an toàn, mật độ năng lượng cao, chi phí thấp cho các ứng dụng như xe điện và lưu trữ lưới điện. Nhưng chúng vẫn là một loại pin hóa học đầy hứa hẹn cần được nghiên cứu và phát triển thêm.

Pin Lithium thể rắn-các loại pin lithium

Sử dụng pin lithium thể rắn chất điện phân rắn thay vì chất điện phân lỏng hoặc polyme. Điều này làm cho chúng an toàn hơn pin điện phân lỏng vì không có nguy cơ rò rỉ chất điện phân hoặc bắt lửa.

Chất điện phân rắn cũng cho phép mật độ năng lượng cao hơn so với pin lithium-ion điện phân lỏng. Chất điện phân rắn chiếm ít không gian hơn trong pin, tạo ra nhiều không gian hơn cho vật liệu cực dương và cực âm. Một số pin trạng thái rắn nguyên mẫu đã chứng minh mật độ năng lượng trên 500 Wh/L so với khoảng 250-300 Wh/L của lithium-ion thông thường.

Chất điện phân rắn cũng có độ ổn định nhiệt và hóa học cao hơn. Nó có thể chịu được nhiệt độ cao hơn mà không bị hỏng so với chất điện phân lỏng. Điều này giúp cải thiện độ an toàn của pin và có thể cho phép tốc độ sạc nhanh hơn trong tương lai.

Những thách thức chính với pin lithium thể rắn là phát triển chất điện phân có độ dẫn ion lithium đủ cao và đảm bảo tiếp xúc tốt giữa chất điện phân rắn và vật liệu điện cực. Nhưng nhiều công ty và nhóm nghiên cứu đang tích cực làm việc để thương mại hóa pin lithium thể rắn, vì lợi thế về độ an toàn và mật độ năng lượng khiến chúng rất có triển vọng cho xe điện, thiết bị điện tử tiêu dùng và các ứng dụng khác.

Pin Lithium Air-các loại pin lithium

Pin lithium air đại diện cho một công nghệ pin thú vị trong tương lai hứa hẹn mật độ năng lượng cực cao, thậm chí vượt cả xăng. Họ sử dụng kim loại lithium làm cực dương và oxy từ không khí làm cực âm.

Khi phóng điện, kim loại lithium nhường các electron kết hợp với các ion lithium và oxy để tạo thành lithium peroxide. Phản ứng hóa học này giải phóng năng lượng để cung cấp năng lượng cho pin. Trong quá trình sạc, quá trình này được đảo ngược – lithium peroxide phân hủy để giải phóng oxy, các electron quay trở lại cực dương kim loại lithium và các ion lithium quay trở lại chất điện phân.

Ưu điểm chính của pin lithium không khí là mật độ năng lượng lý thuyết của chúng vào khoảng 12kWh/kg, cao gấp 10 lần so với pin lithium ion. Mật độ năng lượng khổng lồ này được tạo ra bằng cách sử dụng oxy từ không khí xung quanh thay vì lưu trữ vật liệu cực âm nặng.

Tuy nhiên, pin lithium không khí vẫn phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật đáng kể. Cực dương kim loại lithium không ổn định và dễ hình thành đuôi gai trong quá trình sạc. Các sản phẩm phản ứng có thể làm tắc nghẽn lỗ chân lông ở cực âm không khí, làm giảm hiệu suất. Ngoài ra còn có các vấn đề về hiệu quả, vòng đời và độ an toàn phải được giải quyết trước khi pin lithium air trở nên khả thi về mặt thương mại. Nhưng nếu những thách thức này có thể vượt qua được thì pin lithium air có thể mang lại tiến bộ mang tính cách mạng trong việc lưu trữ năng lượng. Mật độ năng lượng đặc biệt cao khiến chúng trở thành triển vọng thú vị cho các phương tiện chạy điện tầm xa và các ứng dụng khác đòi hỏi năng lượng cao nhất có thể trong gói nhỏ nhất.

Phần kết luận

Pin lithium đã cách mạng hóa các thiết bị điện tử cầm tay và xe điện bằng cách cung cấp mật độ năng lượng cao trong một gói nhẹ. Khi nghiên cứu và phát triển tiếp tục, pin lithium có thể sẽ tiếp tục được cải thiện về công suất, tốc độ sạc, độ an toàn và chi phí.

Pin lithium sơ cấp, mặc dù không thể sạc lại nhưng có thời hạn sử dụng lâu dài và công suất cao cho các thiết bị sử dụng một lần. Pin lithium-ion có thể sạc lại thứ cấp hiện đang thống trị thị trường điện tử tiêu dùng và đang chuyển sang các ứng dụng lớn hơn như xe điện. Các biến thể như lithium polymer và lithium iron phosphate mang lại lợi thế về tính linh hoạt và an toàn.

Các chất hóa học pin mới nổi như lithium sulfur và lithium air nhằm mục đích tăng mật độ năng lượng đáng kể so với lithium-ion. Pin lithium thể rắn có thể cung cấp năng lượng và độ an toàn cao hơn nữa bằng cách thay thế chất điện phân lỏng bằng các thành phần rắn.

Nhìn chung, công nghệ pin lithium đã phát triển nhanh chóng trong vài thập kỷ qua và sẽ tiếp tục là một lĩnh vực đổi mới rất tích cực. Chúng ta có thể mong đợi thấy pin lithium cung cấp năng lượng ngày càng nhiều cho xã hội công nghệ hiện đại, đồng thời cải thiện đều đặn các lĩnh vực quan trọng như chi phí, an toàn và bền vững môi trường. Tương lai tươi sáng cho những loại pin hiệu suất cao đa năng này.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về chủ đề này, vui lòng liên hệ liên hệ với chúng tôi .