Pin lithium là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Pin lithium ion là gì, chúng được làm bằng gì và có những lợi ích gì so với các công nghệ lưu trữ pin khác?

Được đề xuất lần đầu tiên vào những năm 1970 và được Sony sản xuất thương mại vào năm 1991, pin lithium hiện được sử dụng trong điện thoại di động, máy bay và ô tô.Mặc dù có một số ưu điểm giúp chúng ngày càng thành công trong ngành năng lượng, nhưng pin lithium ion có một số nhược điểm và là một chủ đề gây ra nhiều cuộc thảo luận.

Nhưng chính xác thì pin lithium là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Pin lithium được làm bằng gì?

Pin lithium được tạo thành từ bốn thành phần chính.Nó có cực âm, xác định dung lượng và điện áp của pin và là nguồn của các ion lithium.Cực dương cho phép dòng điện chạy qua mạch bên ngoài và khi pin được sạc, các ion lithium sẽ được lưu trữ trong cực dương.

Chất điện phân được tạo thành từ muối, dung môi và chất phụ gia, và đóng vai trò như đường dẫn các ion liti giữa cực âm và cực dương.Cuối cùng là ngăn cách, hàng rào vật lý giữ cho cực âm và cực dương cách xa nhau.

Ưu và nhược điểm của pin lithium

Pin Lithium có mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với các loại pin khác.Chúng có thể có năng lượng lên đến 150 watt-giờ (WH) trên mỗi kilogam (kg), so với pin niken-metal hydride ở 60-70WH / kg và pin axit chì ở 25WH / kg.

Chúng cũng có tốc độ phóng điện thấp hơn những loại khác, mất khoảng 5% lượng sạc trong một tháng so với pin niken-cadmium (NiMH) mất 20% trong một tháng.

Tuy nhiên, pin lithium cũng chứa chất điện phân dễ cháy có thể gây cháy pin quy mô nhỏ.Chính điều này đã gây ra những vụ cháy điện thoại thông minh Samsung Note 7 khét tiếng, buộc Samsung phảisản xuất phế liệuvà mất 26 tỷ đô la giá trị thị trường.Cần lưu ý rằng điều này đã không xảy ra với pin lithium quy mô lớn.

Pin Lithium-ion cũng đắt hơn để sản xuất, vì chúng có thểchi phí gần nhưSản xuất nhiều hơn 40% so với pin niken-cadmium.

Đối thủ cạnh tranh

Lithium-ion phải đối mặt với sự cạnh tranh từmột số công nghệ pin thay thế,hầu hết trong số đó đang trong giai đoạn phát triển.Một trong những giải pháp thay thế đó là pin chạy bằng nước mặn.

Đang được phát triển bởi Aquion Energy, chúng được hình thành từ nước mặn, ôxít mangan và bông để tạo ra thứ gì đó được chế tạo bằng 'nguyên liệu dồi dào, không độc hại và kỹ thuật sản xuất hiện đại với chi phí thấp'.Bởi vì điều này, chúng là loại pin duy nhất trên thế giới được chứng nhận từ cái nôi đến cái nôi.

Tương tự như công nghệ của Aquion,'Pin xanh' của AquaBattery sử dụng hỗn hợp muối và nước ngọtchảy qua màng để dự trữ năng lượng.Các loại pin tiềm năng khác bao gồm pin chạy bằng nước tiểu của Phòng thí nghiệm người máy Bristol vàĐại học California Riverside'spin lithium ion sử dụng cát thay vì than chì cho cực dương, dẫn đến pin mạnh gấp ba lần so với tiêu chuẩn công nghiệp.