Tìm hiểu về một số công nghệ Pin
Tìm hiểu về một số công nghệ Pin
Pin là một thành phần phần cứng, cung cấp điện cho một thiết bị, cho phép nó hoạt
động mà không cần một dây nguồn. Pin thường có khả năng cấp điện cho laptop
trong vài giờ phụ thuộc vào mức năng lượng cần thiết. Ngày nay, các thiết bị cao
cấp như laptop, điện thoại thông minh sử dụng pin có thể sạc, cho phép người dùng
sạc pin khi cạn kiệt năng lượng.
Pin máy tính
Có ba loại pin được sử dụng cho máy tính. Thứ nhất là pin dự phòng, thường được
gọi là pin CMOS, chứa cài đặt máy tính như thời gian, ngày tháng. Nếu không có
pin CMOS bạn sẽ phải reset thời gian, ngày tháng và các cài đặt hệ thống khác mỗi
lần khởi động máy tính. Tiếp theo là Bridge battery chỉ được tìm thấy trong các
máy tính xách tay như bản sao lưu tạm thời cho pin chính. Loại pin này cho phép
bạn tháo pin chính và thay pin khác mà không cần tắt máy tính. Cuối cùng là pin
chính trong máy tính xách tay, đây là nguồn cung cấp điện cho máy tính khi nó
không kết nối với ổ cắm trên tường.
Hình ảnh dưới đây là ví dụ về hình dạng pin laptop khi tháo từ máy tính.
Công nghệ pin
Có nhiều công nghệ pin khác nhau, dưới đây là một số loại chính.
Pin Lithium ion
Pin Lithium ion, viết tắt là Li-on, đây là một công nghệ yêu cầu một mạch bảo vệ.
Nó được sử dụng khi cần mật độ năng lượng cao. Pin Li-ion có giá thành đắt hơn
các loại pin khác nhưng nó không gây ra các vấn đề về bộ nhớ.
Pin Lithium được G.N. Lewis bắt tay vào chế tạo từ năm 1912 nhưng mãi đến đầu
những năm 1970 pin Lithium không sạc đầu tiên trở nên phổ biến. Những nỗ lực
phát triển pin Lithium sạc tiếp tục được tiến hành trong thập niên 80 nhưng không
thành công do lo ngại về vấn đề an toàn.
Lithium là loại nhẹ nhất trong số tất cả các loại kim loại, có tính năng điện hóa lớn
nhất và cung cấp mức năng lượng cao. Pin sạc sử dụng kim loại lithium như một
điện cực có khả năng cung cấp điện áp cao và công suất tuyệt vời, tạo ra mật độ
năng lượng lớn.
Sau nhiều nghiên cứu trong thập niên 80, người ta phát hiện ra rằng cấu trúc nhánh
của lithium dạng ngắn có thể gây ra hiện tượng thoát nhiệt (thermal run-away). Khi
nhiệt độ của pin gần đạt đến nhiệt độ nóng chảy của lithium, dẫn đến phản ứng dữ
dội. Một lượng lớn pin Lithium sạc được gửi đến Nhật Bản đã bị gửi lại vào năm
1991 sau sự vụ pin điện thoại di động phát nổ và làm bỏng khuôn mặt một người
đàn ông.
"Mổ xẻ" pin Lithium để tìm hiểu nguyên nhân gây ra các vụ cháy nổ do sạc dự
phòng?
Với sự bất ổn vốn có của kim loại lithium, đặc biệt trong khi sạc, các nghiên cứu
chuyển sang pin lithium phi kim loại sử dụng ion lithium từ các hóa chất như
Lithium-Cobalt Dioxide (LiCoO2 ). Mặc dù mật độ năng lượng thấp hơn một chút
so với kim loại lithium, nhưng Li-ion an toàn, cung cấp các biện pháp phòng ngừa
nhất định đáp ứng khi sạc và xả điện. Năm 1991, Sony đã thương mại hóa Li-ion
và hiện là nhà cung cấp lớn nhất của loại pin này.
Ưu điểm của Lithium ion
Mặc dù có những rủi ro cháy nổ (rủi ro này không nhiều), nhưng các pin kiểu này
được sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị điện tử, đặc biệt là laptop. Lý do cho
vấn đề này là có nhiều ưu điểm trong việc sử dụng pin Lithium ion. Một ưu điểm
phải kể đến đó là Lithium có khối lượng nguyên tử nhỏ, vì vậy trọng lượng của pin
cũng nhỏ. Được kết hợp với thực tế rằng lithium có phản ứng rất mạnh vì vậy nó
có thể sinh ra một số lượng lớn khủng khiếp năng lượng trong các phản ứng hóa
học của nó. Hai hệ số này là hai hệ số cần thiết để chúng ta chọn lithium. Nhiều
nhà máy sản xuất laptop và PDA thích sử dụng pin này trong các sản phẩm của họ
là vì nó nhỏ hơn, nhẹ hơn và tính sản phẩm đẹp hơn.
Khi không sử dụng, các pin loại này giữ được điện tích cũng rất tốt, chỉ mất
khoảng 5% năng lượng điện tích mỗi tháng. Bên cạnh đó cũng không có ảnh
hưởng đến việc nhớ liên quan với công nghệ này. Điều đó có nghĩa là bạn không
phải xả pin trước khi sạc lại. Không chỉ bạn không vậy mà bạn còn có thể sạc lại
được đến hàng trăm lần trước khi không còn sử dụng được nữa.
Nhược điểm của Lithium ion
Nhiều ưu điểm như vậy nhưng kiểu pin này cũng có một số nhược điểm, một phần
là từ những rủi ro nhỏ trong việc dẫn đến cháy nổ. Một nhược điểm chính của nó là
tuổi thọ chỉ được trong khoảng 2-3 năm, dù bạn có sử dụng hay không. Vì vậy nếu
pin trong máy laptop của bạn vẫn được để trong kho hàng khoảng 1 năm trước khi
gắn chúng vào máy laptop thì bạn vẫn chỉ được hưởng một tuổi thọ không đáng kể.
Chính vì vậy khi mua máy, bạn cần kiểm tra xem thời gian ghi trên pin đã được
sản xuất từ ngày tháng năm nào.
Các pin Lithium ion cũng cần đến mạch tích hợp phức tạp để quản lý hiệu suất của
nó. Mạch này sẽ làm gia tăng giá thành đối với pin so với các công nghệ khác. Vậy
tại sao chúng lại phải cần đến các mạch này? Một trong những lý do đó là để bảo
đảm rằng pin không phải xả mỗi khi sạc lại. Nếu một pin loại này được xả hết thì
nó sẽ vô tác dụng. Khi pin yếu, bo mạch sẽ dừng hoạt động của pin để ngăn chặn
tình trạng xả
Pin Lithium hợp chất cao phân tử (Lithium polymer cell)
Một sự thay thế đối với kiểu pin Lithium ion là Lithium polymer cell. Công nghệ
này hầu như giống với công nghệ Lithium ion. Sự khác biệt chính giữa chúng là
thay vì pin có một chất lỏng thì nó là một chất cứng. Chúng ta sẽ đi vào xem xét
đến một số ưu nhược điểm của loại pin này.
Ưu điểm của Lithium polymer
Một ưu điểm của các pin mới này là chúng có thể chịu đựng được với những va
chạm (chấn động) về mặt vật lý. Một ý nữa là giá thành sản xuất cũng thấp hơn.
Một ưu điểm khác là nó có thể được tạo hình dáng sao cho hợp với các thiết bị
khác nhau. Vấn đề này có thể thực hiện được là vì nó không cần có vỏ bọc cứng
nhắc bên ngoài. Trong pin Lithium ion, vỏ bọc cứng bên ngoài cần phải có để giữ
các bản cực. Đối với pin Lithium polymer, bản phân tách và các bản cực cùng
được dát mỏng, ngoại trừ sự cần thiết đối với vỏ bọc kim loại. Không cần vỏ bọc
kim loại này, các pin Lithium polymer cũng nhẹ hơn nhiều so với Lithium ion. Và
một vấn đề quan trọng nữa đó là các tế bào lithium polymer có khả năng chịu được
va chạm vật lý tốt hơn do đó sẽ giảm được độ nguy hiểm khi mất bảo vệ vỏ bọc
kim loại.
Hình dưới là một pin được chế tạo bởi NASA, pin này sử dụng công nghệ lithium
polymer. Chúng ta có thể hình dung một số ứng dụng độc nhất vô nhị, những nơi
mà NASA sẽ cần đến ưu điểm trong trọng lượng và ưu điểm về hình dáng được
cho phép bởi công nghệ lithium polymer này.
Khi mang ra so sánh với Lithium ion, các pin Lithium polymer cũng cho phép
nhiều lần sạc và xả hơn. Điển hình bạn có thể thực hiện sạc lại tới hơn 500 lần
trước khi dung lượng của nó giảm xuống đến 80%.
Với tất cả các ưu điểm trên, pin Lithium polymer nhanh chóng được phổ biến rộng
rãi trong các thiết bị điện tử di động như PDA, điện thoại cần tay và các thiết bị
iPod. Bạn cũng có thể tìm thấy ở một số laptop cũng có công nghệ này như các
máy tính MacBook Pro của hãng Apple.
Pin Nickel cadmium (NiCd hoặc NiCad)
Pin Nickel cadmium (NiCd hoặc NiCad) là loại pin sạc được sử dụng cho máy tính
xách tay, máy khoan, máy quay phim và các thiết bị hoạt động bằng pin nhỏ khác.
Pin NiCd sử dụng điện cực làm bằng oxit niken hydroxit, cadimi thuộc kim loại và
một chất điện phân kiềm của kali hydroxit. Pin NiCd được Waldemar Junger phát
hành và được cấp bằng sáng chế vào năm 1899.
Hai hoặc nhiều pin NiCd kết hợp với nhau để tạo thành một bộ pin. Bởi vì chúng
thường có kích thước giống như pin chính (pin không sạc), pin NiCd có điện thế
cực thấp hơn và công suất ampe giờ ít hơn. Tuy nhiên, pin NiCd cung cấp điện thế
ở cực liên tục gần như trong suốt quá trình sạc, không giống như pin chính dẫn đến
hiện tượng sạc không liên tục gần như không thể phát hiện. Trong quá trình xả
điện, pin NiCd biến năng lượng hóa học thành năng lượng điện. Trong quá trình
sạc lại, pin NiCd truyền lại năng lượng điện thành năng lượng hóa học.
Ưu điểm của pin NiCd:
Xả điện sâu trong thời gian dài.
Nhiều vòng sạc/xả điện hơn các pin sạc khác, do đó tuổi thọ pin lâu hơn.
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.
Tốc độ tự xả thấp hơn so với pin Niken hiđrua kim loại (NiMH) (20%/tháng so
với 30%/tháng).
Pin NiCd cực kỳ độc. Ngoài ra, niken và cadimi là kim loại đắt tiền. Không giống
như pin axít chì, pin NiCd tỏa nhiệt cực lớn, ở chế độ thoát nhiệt và tự hủy nếu
được sạc bằng dynamo, ngay cả trong hệ thống tự ngắt dòng điện. Tuy nhiên pin
NiCd thường được trang bị bộ ngắt sạc nhiệt bên trong, báo hiệu nếu pin nóng và
hoặc đạt tới điện áp tối đa.
Pin niken hiđrua kim loại (NiMH)
có thể bạn quan tâm
Công nghệ bùn hạt hiếu khí khi ứng dụng ở Việt Nam và nghiên cứu để cô...
68
672
291
Kinh tế quản lý
68
(New)
Nghiên cứu tìm hiểu công nghệ MPLS để tiến tới thiết kế mạng ATM MPLS...
100
957
356
Kỹ thuật
100
(New)
Tìm hiểu về công nghệ Wimax
43
584
295
Tài liệu CNTT khác
43
(New)
Tìm hiểu về công nghệ HyperTransport
5
671
273
Tài liệu CNTT khác
5
(New)
Luận văn: Những cái nhìn tổng quan về công nghệ tác tử về công nghệ Ag...
75
762
299
Kỹ thuật
75
(New)
Điểm lại xu hướng phát triển công nghệ máy ảnh và tái tập trung vào cô...
18
915
921
Kỹ thuật
18
(New)
CÔNG NGHỆ : Tìm hiểu khái niệm về hình chiếu
4
802
298
Giáo án, bài giảng lớp 8
4
(New)
CÔNG NGHỆ : Tìm hiểu khái niệm về hình chiếu (TT)
2
846
268
Giáo án, bài giảng lớp 8
2
(New)
thông tin tài liệu
Pin là một thành phần phần cứng, cung cấp điện cho một thiết bị, cho phép nó hoạt động mà không cần một dây nguồn. Pin thường có khả năng cấp điện cho laptop trong vài giờ phụ thuộc vào mức năng lượng cần thiết
Mở rộng để xem thêm
tài liệu mới trong mục này
tài liệu hot trong mục này
tài liệu giúp tôi
Nếu bạn không tìm thấy tài liệu mình cần có thể gửi yêu cầu ở đây để chúng tôi tìm giúp bạn!
×
