Quá Trình Điện Hóa - Kỹ Thuật Điện | Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội

Quá Trình Điện Hóa - Kỹ Thuật Điện | Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

Công Ngh Đi n Hóa
Đ NH NGHĨA
- Công ngh đi n hóa là lĩnh v c chuy n đ i qua l i gi a 2 d ng năng
l ng đi n và hóa h c trên c s lí thuyêết.ượ ơ
- Công ngh đi n hóa đ c ng d ng r ng rãi trong s n xuấết và đ i sôếng ượ
t o nên nh ng v t li u và công ngh đa d ng góp phấần cho s phát
tri n phong phú c a nhiêầu ngành kinh têế c a xã h i.
- Công ngh đi n hóa cũng t o nêần t ng c s đ nghiên c u ăn mòn và ơ
b o v kim lo i cũng nh công ngh và v t li u nano và đi n hóa ư
plasma hi n đ i góp phấần tăng chấết và l ng các s n ph m xã h i. ượ
PHÂN LO I
D a vào ng d ng c a công ngh đi n hóa trong th c tiêễn ta chia:
- Công ngh đi n hóa s n xuấết nguyên li u, hóa chấết
- Công ngh nguôần đi n pin, ăếc quy s n xuấết và ch a năng l ng ượ
- Công ngh chêế t o kim lo i, luy n kim
- Công ngh bêầ m t
- Ngoài ra còn có công ngh đi n hóa Nano và công ngh đi n hóa
Plasma
NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH ĐI N HÓA
- B n chấết c a quá trình đi n hóa là ph n ng oxi hóa kh
- Do tác đ ng hóa h c Kẽễm(Zn) b oxi hóa trong dung d ch H
2
SO
4
. Zn =>
Zn
2+
=> ion Zn sẽễ đi vào dung d ch axit sunfuric loãng, thanh Zn th a
2+
ẽlẽctron nên mang đi n tích ấm. G i là c c ấm (anot)
- Ta nôếi 2 dung d ch v i nhau băầng 1 cấầu muôếi Na
2
SO
4
làm nhi m v nh ư
1 v t dấễn đ các ẽlẽctron và ion di chuy n.
- M t khác ion H
+
trong dung d ch có thanh đôầng (Cu) bám vào thanh
đôầng đ nh n ẽ c a Cu => Cu
2+
nên thanh đôầng mang đi n tích d ng. ươ
G i là c c d ng (catot) ươ
- Dòng ẽ sẽễ d ch chuy n t anot sang catot do s chênh l ch đi n thêế
t o thành dòng đi n và thăếp sáng bóng đèn.
Pin Đi n Hóa
D a trên nguyên lý c b n trên c a quá trình đi n hóa ta thu đ c ơ ượ
cấếu t o chung c a 1 viên pin đi n hóa nh sau: ư
M t sôố lo i pin đi n hóa hi n nay
- Pin đi n hóa Zinc carbon ( pin cacbon kẽẽm)
+Pin kẽm-carbon là loại đầu tiên cung cấp khoảng 1,5 dòng pin khô volt
điện trực tiếp từ phản ứng điện hóa giữa (Zn) và (MnOkẽm mangan dioxide
2
).
Có giá thành rấết r . Phù h p cho các thiêết b tiêu th ít đi n năng nh : ư
điêầu khi n tivi, đôầng hôầ trẽo t ng, đèn pin, đôầ ch i… ườ ơ
+Đi n tr trong pin cacbon kẽễm l n không nên s d ng cho các thiêết
b nh máy nh. Nên ki m tra và thay pin đ nh kỳ, không nên đ pin b ư
ch y n c có th gấy g sét, ch p m ch cho chính thiêết b dùng pin. ướ
-Pin đi n hóa Alkalinẽ (Pin kiềềm)
+Được cấu tạo từ Magan Oxit (MnO2), chất Kiềm (KOH) và Kẽm
nên được gọi là Pin Alkaline
+V i cùng m t đi n áp pin kiêầm có m t đ dung tích cao h n và ơ
tu i th dài h n so v i pin cacbon kẽễm. ơ
+Pin kiêầm đ c đ t tên nh v y vì nó có m t chấết đi n ly có tính ượ ư
kiêầm là kali hydroxidẽ, thay cho chấết đi n ly có tính axit amoni chloridẽ ho c kẽễm
chloridẽ trong các pin kẽễm-carbon.
+Pin kiêầm chiêếm 80% pin đ c s n xuấết t i Myễ và h n 10 t pin đã ượ ơ
đ c s n xuấết trên toàn thêế gi i. T i Nh t, pin kiêầm chiêếm 46% t ng doanh sôế ượ
pin dùng 1 lấần. T i Th y Syễ pin kiêầm chiêếm 68%, Anh 60% và EU chiêếm 47%
t ng l ng pin bán ra bao gôầm các lo i pin s c. ượ
+Pin kiêầm đ c s d ng trong nhiêầu đôầ gia d ng nh máy nghẽ ượ ư
nh c MP3, máy nghẽ nh c CD, máy nh kyễ thu t sôế, máy nhăến tin, đôầ ch i, đèn ơ
chiêếu sáng và radio.
+ Đ c s n xuấết v i các kích c sau: pin AA , Pin AAA , C , D , N , pinượ
nút , pin 4LR44 , A23 / pin 23A , pin 9V , MN175 và A27 / 27A, Pin Alkalinẽ 23A
12V.
+Tấết c các pin kiêầm này là 1,5V (ngo i tr kích th c 9V). ướ
-Pin đi n hóa Nikẽn Cadimi (Ni-Cd)
+ Pin đi n hóa Nikẽn cadimi là lo i pin có th s c l i đ c băầng đi n sau khi đã ượ
dùng hêết.
+ Nh ng pin này t o ra năng l ng đi n do s t ng tác thu n ngh ch c a ượ ươ
cadmium (Cd) v i nikẽn oxit-hydroxit (NiOOH) và n c, dấễn đêến s hình thành ướ
c a nikẽn hydroxit Ni(OH)
2
và cadmium hydroxidẽ Cd(OH) , gấy ra s xuấết hi n
2
c a m t l c đi n đ ng.
+ Pin Ni-Cd đ c s n xuấết trong các h p kín có ch a các đi n c c đ c phấn ượ ượ
tách băầng m t b tách trung tính, có ch a nikẽn và cadmium, trong dung d ch
c a chấết đi n phấn kiêầm giôếng nh th ch (th ng là kali hydroxit, KOH). ư ườ
+ Đi n c c d ng là m t l i thép ho c lá đ c ph m t l p nikẽn oxit-hydroxit ươ ướ ượ
tr n v i v t li u dấễn đi n Đi n c c ấm là m t l i thép (lá) v i cadmium xôếp ép. ư
+M t nguyên tôế nikẽn-cadmium có kh năng cung cấếp đi n áp kho ng 1,2 volt,
do đó, đ tăng đi n áp và năng l ng c a pin trong thiêết kêế c a chúng, nhiêầu ượ
đi n c c song song đ c s d ng, ngăn cách băầng các d i phấn cách. ượ
(**) Thông sôố pin
Pin Ni-Cd có các thông sôế kyễ thu t sau:
+Đi n áp phóng đi n c a m t phấần t là kho ng 0,9-1 volt;
+Đi n áp c a m t lấần s c đấầy t 1,5-1,8 volt; nhi t đ làm vi c: t -50
đêến +40 đ ;
+Sôế chu kỳ phóng đi n: t 100 đêến 1000 (trong các lo i pin hi n đ i nhấết -
lên đêến 2000), tùy thu c vào công ngh đ c s d ng; ượ
+M c t x : t 8 đêến 30% trong tháng đấầu tiên sau khi s c đấầy;
+M c tiêu th năng l ng c th - lên t i 65 W.gi / kg; ượ
+Tu i th - kho ng 10 năm.
-Pin đi n hóa Ni-MH (Nickẽl Mẽtal Hidridẽ)
+Là m t ki u pin s c t ng t nh pin nikẽn cadmi (NiCd) nh ng s ươ ư ư
d ng hôễn h p hấếp thu hydro cho anôết thay cho cadimi, b i cadimi vôến là
m t chấết đ c h i; vì thêế, nó không gấy ô nhiêễm nhiêầu cho môi tr ng. ườ
+ M t pin Ni-MH có th có đi n dung l n gấếp hai đêến ba lấần so v i
pin NiCd cùng kích th cướ
+ Các ng d ng c a pin nhiên li u ki u Ni-MH gôầm xẽ hybrid (nh ư
mấễu Toyota Prius) và các thiêết b đi n t . Kyễ thu t Ni-MH cũng đ c s ượ
d ng cho tàu đi n sàn thấếp (nh các mấễu do hãng Alstom Citadis t i Nicẽ, ư
Pháp, chêế t o); cũng nh cho ng i máy d ng ng i (ví d : ASIMO c a ư ườ ườ
Honda). Các pin NiMH tiêu chu n phù h p v i các thiêết b tiêu hao nhiên
li u m c trung bình nh máy nh sôế, đèn ch p, và các lo i thiêết b đi n t ư
khác, nh ng, b i vì pin NiCd có m c tr kháng thấếp, chúng vấễn đ c dùng ư ượ
cho các thiêết b dùng dòng cao nh các công c không dấy và ô tô điêầu ư
khi n t xa.
-Pin đi n hóa silvẽr oxidẽ (oxit b c)
+ Hay đ c g i là pin cúc áo. Là lo i pin dùng 1 lấần có t tr ng năng ượ
l ng / tr ng l ng rấết cao.ượ ượ trong đó sôế l ng b c đ c s d ng tôếi thi u và ượ ượ
không chiêếm t tr ng đáng k do vấến đêầ chi phí c a s n ph m. Ho c Pin c l n
n i mà tính hóa h c c a oxit b c có hi u suấết v t tr i và v t qua c vấến đêầ vêầơ ượ ượ
chi phí
+ Nh ng viên pin oxit b c l n h n ch yêếu đ c ng d ng cho quấn ơ ượ
đ i ( ví d : ng lôi Mark 37 ho c trên nh ng lo i tàu ngấầm nhóm Alfa), ư trong
nh ng năm gấần đấy, chúng đã tr nên quan tr ng v i vai trò là kho năng l ng ượ
d tr cho tàu vũ tr có ng i lái và không ng i lái. ườ ườ
+Pin oxit b c đã qua s d ng có th đ c x lý đ thu hôầi l i l ng ượ ượ
b c kim lo i trong đó.
Các thông sôố trong pin oxit b c:
-Năng l ng riêng: 130 Wh/kgượ
-M t đ năng l ng: 500 Wh/lit ượ
-Công suấết riêng: cao
-Giá bán thấếp và có đ bêần cao.
-Pin đi n hóa Lithium-lon (Li-lon)
Cấấu t o
Cấấu t o c a pin lithium-ion bao gồồm 4 b ph n chính
- Đi n c c d ng (Cathodẽ) ươ
V t li u dùng làm đi n c c d ng là LiCoO ươ
2
và LiMnO . Cấếu trúc phấn t
4
bao gôầm phấn t Oxidẽ Coban liên kêết v i nguyên t Lithium. Khi có dòng đi n
ch y qua, nguyên t Lithium nhanh chóng tách kh i cấếu trúc t o thành ion
d ng Lithium, Li+.ươ
- Đi n c c ấm (Anodẽ)
C c ấm đ c cấếu t o t Than chì (graphẽnẽ) và các v t li u Cacbon khác ượ
có ch c năng l u gi các ion Lithium Li+ trong tinh th . ư
- B phấn tách
B phấn tách hay còn g i là màng ngăn cách đi n đ c làm băầng nh a PE ượ
ho c PP. B ph n này năầm gi a c c d ng c c ấm, có nhiêầu lôễ nh , có ch c ươ
năng ngăn cách gi a c c d ng và c c ấm. Tuy nhiên, các ion Li+ vấễn đ c đi ươ ượ
qua.
-Chấết đi n phấn
+Chấết đi n phấn là chấết l ng lấếp đấầy hai c c và màng ngăn. Dung d ch đi n
phấn có ch a LiPF
6
và dung môi h u c . Dung d ch có ch c năng nh v t dấễn các ơ ư
ion Li+ t .
+Chấết đi n phấn là môi tr ng truyêần ion lithium gi a 2 đi n c c trong ườ
quá trình s c và x pin. Nguyên tăếc c b n trong dung d ch đi n ly cho pin li-on là ơ
có đ dấễn ion tôết. C th đ dấễn ion liti m c 1-2 S/cm nhi t đ phòng. Tăng
30-40% khi nhi t đ lên 40
o
C và gi m nh khi nhi t đ xuôếng 0
o
C.
Nguyên lý ho t đ ng c a pin lithium-ion
Nguyên lý ho t đ ng c a pin lithium-ion thông qua quá trình s c
C c ấm, c c d ng đóng vai trò là nguyên li u trong ph n ng đi n hóa ươ
pin li-on. Dung d ch đi n phấn t o môi tr ng dấễn cho ion liti di chuy n gi a 2 ư
đi n c c ấm và d ng. Dòng đi n ch y m ch ngoài khi pin di chuy n. Quá ươ
trình này th hi n quy trình s c, x . C th nh sau: ư
- Quy trình x :
+Ion-liti mang đi n d ng di chuy n t c c ấm (th ng là graphitẽ) ươ ườ
qua dung d ch đi n ly sang c c d ng và d ng c c sẽễ có ph n ng v i ion liti. ươ ươ
Môễi ion Li d ch chuy n t c c ấm sang c c d ng trong pin thì m ch ngoài, l i ươ
tiêếp t c có 1 ẽlẽctron chuy n đ ng t c c ấm sang c c d ng, sinh ra dòng đi n ươ
ch y t c c d ng sang c c ấm. Điêầu này t o ra cấn băầng đi n tích gi a 2 c c. ươ
- Quy trình s c:
+Quá trình s c diêễn ra ng c l i quá trình x . D i đi n áp s c, ượ ướ
ẽlẽctron b bu c ch y t đi n c c d ng c a pin (tr thành c c ấm), ion Li tách ươ
kh i c c d ng di chuy n tr vêầ đi n c c ấm c a pin ( quy trình này đóng vai ươ
trò c c d ng). Trong quá trình s c và x pin sẽễ đ o chiêầu. ươ
+Trong m t chu kỳ phóng đi n, nh ng nguyên t liti c c d ng b ươ
ion hóa và tách kh i các đi n t c a chúng. Các ion liti di chuy n t c c d ng ươ
và đi qua chấết đi n phấn cho đêến khi chúng đêến đ c c c ấm. T i đấy chúng tái ượ
kêết h p v i các đi n t và trung hòa vêầ đi n.
u đi m:Ư
+Tr ng l ng nh và kích th c nh g n ượ ướ
+Chu kì n p – x l n, kho ng 500-1000 lấần.
+Tu i th dài, kho ng 2 – 5 năm.
+M t đ năng l ng cao, trên 500Wh/kg. M t sôế lo i pin có th đ t ượ
đêến 1800Wh/kg.
+Có th s c bấết kỳ khi nào mà không cấần ph i đ i s d ng hêết dung
l ng pin.ượ
+Dòng x l n, có th lên đêến 30-35 lấần dung l ng (C) trong th i ượ
gian ngăến.
+ Đ t x t ng đôếi thấếp ươ
Nh c đi m:ượ
+Xuấết hi n hi u ng t x , nghĩa là dung l ng b gi m 5 – 10%/ ượ
tháng (tùy thẽo chêế đ s d ng pin ra sao) sau khi có th ch u đ c sôế lấần chu kì ượ
x - n p.
+Khi đi n áp pin thấếp d i 3V ho c cao quá 4,2V có th làm h ng ướ
pin (nên tham kh o h ng dấễn s d ng c a nhà s n xuấết). ướ
+Giá thành t ng đôếi cao, tùy vào môễi th ng hi u mà giá pin ươ ươ
Lithium sẽễ dao đ ng m c giá khác nhau.
+Nh y c m và dêễ h h ng b i nhi t, ch nên dùng pin nhi t đ ư
nh h n 60 đ C. Điêầu này còn có nghĩa là, khi s c pin Lithium, b n cấần s c đúng ơ
th i l ng vì nêếu s c quá lấu so v i quy đ nh, thì pin dêễ sinh nhi t, khí CO2 làm ượ
tăng áp suấết trong pin, gấy cháy n .
+H n chêế v n chuy n – v n chuy n sôế l ng l n h n có th ph i ượ ơ
ch u s ki m soát thẽo quy đ nh.
ng d ng:
+Pin lithium-ion đ c s d ng đ cung cấếp năng l ng cho các thiêếtượ ượ
b nh : nhi t kêế, khóa xẽ t xa, con tr lasẽr, máy nghẽ nh c MP3, máy tr thính, ư
máy tính và h thôếng d phòng pin trong máy tính. Đôầ ch i điêầu khi n t xa cũng ơ
s d ng pin lithium.
+Pin lithium-ion cung cấếp năng l ng cho cu c sôếng c a hàng tri u ượ
ng i môễi ngày. T pin cho máy tính xách tay và đi n tho i di đ ng (applẽ, ườ
Samsung, xiaomi,...) cho đêến pin cho các lo i xẽ hybrid và xẽ đi n(ví d : Tẽsla,
Nissan,..), công ngh này đang ngày càng ph biêến nh tr ng l ng nh , m t đ ượ
năng l ng cao và kh năng s c l i.ượ
+Pin lithium-ion có th đ c s d ng thay thêế cho các têế bào kiêầm ượ
trong nhiêầu thiêết b nh đôầng hôầ và y nh . M c dù chúng tôến kém h n, các têế ư ơ
bào lithium-ion sẽễ cung cấếp tu i th dài h n nhiêầu, do đó gi m thi u vi c thay ơ
thêế pin.
-Pin đi n hóa Lithium-Polymẽr (Li-Po)
- Pin Lithium-Polymẽr là lo i pin có th s c l i dùng công ngh lithium-
ion, nh ng thay vì s d ng chấết đi n phấn l ng ng i ta s d ng chấết đi n phấnư ườ
polymẽr đ thay thêế.
-Pin Li-po và Li-ion đêầu có cấếu t o và nguyên lý ho t đ ng giôếng nhau và
đêầu có th s c đi s c l i nhiêầu lấần, và ch khác nhau vêầ thành phấần hóa h c đ c ượ
s d ng đ làm chấết đi n phấn.
u đi m:Ư
- Pin li-po bên trong ch a thành phấần chính là chấết đi n phấn d ng
Polymẽr khô năầm gi a 2 c c ấm và d ng nên nh và có th chêế t o nhiêầu hình ươ
d ng khác nhau.
-Ch u đ ng đ c nh ng va ch m nh vêầ m t v t lý. ượ
-Có kích th c nh và nh và có th ch a đ c dung l ng l n.ướ ượ ượ
-Kh năng chôếng cháy tôết h n, gi m kh năng cháy n khi s d ng ơ
-Có th chêế t o pin m i kích th c khác nhau phù h p cho các thiêết b ướ
đi n t dùng pin
Nh c đi m:ượ
-Pin Li-po có th n p x nhiêầu lấần, và có tu i th kho ng 1000 lấần s c. C
kho ng 300 vòng n p x thì Pin sẽễ b gi m dung l ng đi 20% so v i lúc ban đấầu. ượ
Vì thêế đ b o v Pin đ c tôết h n ta cấần biêết cách s c Pin đúng cách. ượ ơ
-Đôếi v i pin Li-po, pin càng ki t thì đi n áp sẽễ càng dêễ ch m đêến m c 3V
hay còn g i là m c đi n áp chêết., nêếu đ pin ch m đêến m c này quá nhiêầu lấần sẽễ
làm gi m tu i th pin.
-Pin đi n hóa Li-Po an toàn khó có th gấy hi n t ng cháy n , nh ng m t ượ ư
khi đã cháy thì cháy rấết l n th m chí có th phát n khi s c không đúng cách
ho c s c quá m c.
ng d ng:
c dùng trên rấết nhiêầu s n ph m nh đi n tho i, pin s c d phòng, ượ ư
các Dronẽ, máy bay điêầu khi n.
Thông tin tham kh o:
-https://vinfastauto.com/vn_vi/tim-hiẽu-vẽ-pin-lithium-ion-lich-su-cau-tao-va-
nguyẽn-ly-hoat-dong
-https://mpc247.com/vat-li-kham-pha/857/pin-diẽn-hoa-nguyẽn-ly-hoat-dong-
cac-loai-pin-diẽn-hoa.html
-https://tẽchnoluxpro.com/vi/akkumulyatory/batarẽi/ni-cd.html
-
| 1/18

Preview text:

Công Nghệ Điện Hóa ĐỊNH NGHĨA - Công ngh đi ệ n hóa là lĩnh v ệ c chuy ự n đ ể i qua l ổ i gi ạ a 2 d ữ ng năng ạ l ng đi ượ n và hóa h ệ ọc trên c s ơ lí thuyêết. ở - Công ngh đi ệ n hóa đ ệ c ượ ng d ứ ng ụ r ng r ộ ãi trong s n x ả uấết và đ i sôếng ờ t o nên nh ạ ng ữ v t li ậ u và c ệ ông ngh đa d ệ ng góp phấần cho s ạ phát ự tri n phong phú c ể a nhiêầu ng ủ ành kinh têế c a xã h ủ i. ộ -
Công nghệ điện hóa cũng t o nêần t ạ ng c ả s ơ đ ở nghiên c ể u ăn mòn và ứ b o v ả kim lo ệ i cũng nh ạ c ư ông ngh và v ệ t li ậ u nano v ệ à đi n hóa ệ plasma hi n đ ệ i góp phấần tăng ạ chấết và l ng các s ượ n ph ả m xã h ẩ i. ộ PHÂN LOẠI Dựa vào n ứ g d ng c ụ a công ngh ủ đi ệ n hóa trong th ệ c tiêễn ta chia: ự - Công ngh đi ệ n hóa s ệ n xuấết nguy ả ên li u, hóa chấết ệ - Công ngh nguôần đi ệ n pin, ăếc quy s ệ n xuấết v ả à ch a năng l ứ ng ượ - Công ngh chêế t ệ o ạ kim lo i, luy ạ n kim ệ - Công ngh bêầ m ệ t ặ -
Ngoài ra còn có công ngh đi ệ n hóa Nano và công ngh ệ đi ệ n ệ hóa Plasma
NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH ĐI N HÓ A - B n chấết c ả ủa quá trình đi n ệ hóa là ph n ả ng o ứ xi hóa khử - Do tác đ ng hóa h ộ c Kẽễm(Zn) b ọ o ị xi hóa trong dung d ch H ị 2SO4 . Zn =>
Zn2+ => ion Zn2+ sẽễ đi vào dung d ch axit sunfuric loãng, thanh Zn th ị a ừ
ẽlẽctron nên mang đi n tích ấm. G ệ i là c ọ c ấm (anot) ự - Ta nôếi 2 dung d ch v ị i
ớ nhau băầng 1 cấầu muôếi Na ệ ụ ư 2SO4 làm nhi m v nh 1 v t dấễn đ ậ các ẽlẽctr ể on và ion di chuy n. ể - M t khác ion H ặ + trong dung d ch
ị có thanh đôầng (Cu) bám vào thanh đôầng đ nh ể n ẽ c ậ
ủa Cu => Cu2+ nên thanh đôầng mang đi n tích d ệ ng. ươ
Gọi là cực dương (catot) - Dòng ẽ sẽễ d ch chuy ị n t ể anot sang cat ừ ot do s chênh l ự ch ệ đi n ệ thêế t o thành dòng đi ạ n và thăếp sá ệ ng bóng đèn. Pin Điện Hóa Dựa trên nguyên lý c b ơ n trên c ả a ủ quá trình đi n ệ hóa ta thu đ c ượ cấếu t o chung c ạ a 1 viên pin đi ủ n hóa nh ệ sau: ư M t sôố lo
ại pin điện hóa hiện nay
- Pin đi n hóa Zinc carbon ( pin cacbon k ẽẽm)
+Pin kẽm-carbon là loại
pin khô đầu tiên cung cấp khoảng 1,5 volt dòng
điện trực tiếp từ phản ứng điện hóa giữa kẽm (Zn) và mangan dioxide (MnO2).
Có giá thành rấết r . Phù h ẻ p cho các thiêết b ợ tiêu th ị ít đi ụ n năng nh ệ : ư điêầu khi n
ể tivi, đôầng hôầ trẽo t ng, đèn pin, đôầ ch ườ i… ơ +Đi n tr ệ tr
ở ong pin cacbon kẽễm l n không nên s ớ d ử ng cho các thiêết ụ bị nh máy ư nh. Nên ki ả m tra và t ể hay pin đ n
ị h kỳ, không nên đ pin b ể ị ch y n ả c có th ướ g ể ấy g sét, ch ỉ p m ậ ch cho chính thiêết b ạ dùng pin. ị
-Pin đi n hóa Alkalinẽ (Pin kiềềm)
+Được cấu tạo từ Magan Oxit (MnO2), chất Kiềm (KOH) và Kẽm
nên được gọi là Pin Alkaline +Với cùng m t
ộ đi n áp pin kiêầm có m ệ t đ ậ dung tích cao h ộ n v ơ à tuổi th ọ dài h n so v ơ i p ớ in cacbon kẽễm. +Pin kiêầm đ c đ ượ t tên nh ặ v ư y vì nó có m ậ t chấết đi ộ n ly có tính ệ
kiêầm là kali hydroxidẽ, thay cho chấết đi n ly có tính axit amoni chloridẽ ho ệ c ặ kẽễm
chloridẽ trong các pin kẽễm-carbon.
+Pin kiêầm chiêếm 80% pin đ c s ượ n xuấết t ả i M ạ yễ và h n ơ 10 t pin đã ỷ đ c s ượ n xuấết trê ả n toàn thêế gi i. T ớ i Nh ạ
t, pin kiêầm chiêếm 46% t ậ ng doanh sôế ổ pin dùng 1 lấần. T i Th ạ y S
ụ yễ pin kiêầm chiêếm 68%, Anh 60% v ở à EU chiêếm 47% ở t n ổ g l ng pin bán ra bao g ượ ôầm các lo i pin s ạ c. ạ +Pin kiêầm đ c s ượ d ử
ng trong nhiêầu đôầ gia d ụ n ụ g nh má ư y nghẽ nh c MP3, má ạ y nghẽ nh c ạ CD, máy nh kyễ thu ả
t sôế, máy nhăến tin, đôầ ch ậ i, đèn ơ chiêếu sáng và radio. + Được s n ả xuấết v i các kích c ớ
sau: pin AA , Pin AAA , C , D , N , pin ỡ
nút , pin 4LR44 , A23 / pin 23A , pin 9V , MN175 và A27 / 27A, Pin Alkalinẽ 23A 12V.
+Tấết c các pin kiêầm nà ả y là 1,5V (ngo i tr ạ kích th ừ c 9V). ướ -Pin đi n hóa Nik ẽn Cadimi (Ni-Cd) + Pin đi n hóa Nik ệ
ẽn cadimi là lo i pin có th ạ s ể c l ạ i đ ạ c băầng đi ượ n sau khi đã ệ dùng hêết.
+ Những pin này t o ra năng l ạ ng đi ượ n ệ do s t ự ng tác thu ươ n ngh ậ ch c ị a ủ cadmium (Cd) v i nik ớ
ẽn oxit-hydroxit (NiOOH) và n c, dấễn đêến s ướ ự hình thành của nikẽn hydroxit Ni(OH) ự ệ
2 và cadmium hydroxidẽ Cd(OH)2, gấy ra s xuấết hi n của m t l ộ c đi ự n đ ệ ng. ộ + Pin Ni-Cd đ c s ượ n xuấết tr ả ong các h p kín có ch ộ a các đi ứ n c ệ c đ ự c phấn ượ tách băầng m t b ộ tách trung tính, có ch ộ a nik ứ
ẽn và cadmium, trong dung d ch ị của chấết đi n
ệ phấn kiêầm giôếng nh th ư ch (th ạ ng là kali h ườ ydroxit, KOH). + Đi n c ệ c d ự ương là m t ộ l i thép ho ướ c lá đ ặ c ph ượ m ủ t ộ l p ớ nikẽn oxit-hydroxit tr n ộ v i v ớ t li ậ u ệ dấễn đi n Đi ệ n c ệ c ấm là m ự t l ộ ư i thép (lá) v ớ i cadmium x ớ ôếp ép. +M t
ộ nguyên tôế nikẽn-cadmium có kh năng cung cấếp đi ả n áp kho ệ ng 1,2 volt, ả do đó, đ tăng đi ể n áp ệ và năng l ng c ượ a pin tro ủ
ng thiêết kêế c a chúng, nhiêầu ủ điện cực song song đ c s ượ d ử ng
ụ , ngăn cách băầng các d i phấn cách. ả (**) Thông sôố pin
Pin Ni-Cd có các thông sôế kyễ thu t sau: ậ +Đi n áp phóng đi ệ n c ệ a m ủ t phấần ộ t là ử kho ng ả 0,9-1 volt; +Đi n áp c ệ a m ủ t lấần ộ s c đấầy ạ t ừ 1,5-1,8 volt; nhi t đ ệ làm vi ộ c: t ệ -50 ừ đêến +40 đ ; ộ
+Sôế chu kỳ phóng đi n: t ệ
ừ 100 đêến 1000 (trong các lo i pin hi ạ n đ ệ i nhấết - ạ
lên đêến 2000), tùy thu c vào c ộ ông ngh đ ệ c s ượ ử d ng; ụ +Mức t x ự : t ả
8 đêến 30% trong tháng đấầu tiên sau khi s ừ c đấầy; ạ +Mức tiêu th nă ụ ng l ng c ượ ụ th - lên t ể i 65 W ớ .gi / kg; ờ +Tu i th ổ - kho ọ ng ả 10 năm.
-Pin đi n hóa Ni-MH (Nick ẽl Mẽtal Hidridẽ) +Là một ki u ể pin s c ạ tương t nh ự
ư pin nikẽn cadmi (NiCd) nh ng s ư ử d n ụ g hôễn h p
ợ hấếp thu hydro cho anôết thay cho cadimi, b i cadimi vôến là ở m t chấết đ ộ c h ộ i; vì thêế, nó không g ạ
ấy ô nhiêễm nhiêầu cho môi tr ng. ườ + M t pin Ni-MH có th ộ có đi ể n dung l ệ
n gấếp hai đêến ba lấần so v ớ i ớ pin NiCd cùng kích th c ướ + Các n ứ g d ng c ụ a pin nhiên li ủ u k ệ i u Ni-MH gôầm x ể ẽ hybrid (nh ư
mấễu Toyota Prius) và các thiêết b đi ị n t ệ . K ử yễ thu t Ni-M ậ H cũng đ c s ượ ử d n
ụ g cho tàu đi n sàn thấếp (nh ệ các mấễu do hãng Alst ư om Citadis t i Nicẽ, ạ Pháp, chêế t o); cũng nh ạ ch ư o ng i má ườ y d ng ng ạ i (ví d ườ : ASIMO c ụ a ủ
Honda). Các pin NiMH tiêu chu n phù h ẩ p
ợ với các thiêết b tiêu hao nhiên ị li u m ệ c trung bình nh ứ máy ư nh sôế, đèn ch ả p, và các lo ớ i thiêết b ạ đi ị n t ệ ử
khác, nhưng, b i vì pin NiCd có m ở c tr ứ
kháng thấếp, chúng vấễn đ ở c dùng ượ
cho các thiêết b dùng dòng cao nh ị các c ư ông c không dấy v ụ à ô tô điêầu khi n t ể ừ xa.
-Pin đi n hóa silvẽr o xidẽ (oxit b c) + Hay đ c g ượ i là pin cúc áo. Là lo ọ i pin dùng 1 lấần có t ạ tr ỷ ng n ọ ăng l ng / tr ượ ng l ọ ng rấết c ượ ao. trong đó sôế l ng b ượ c đ ạ ư c s ợ ử d ng tôếi thi ụ u và ể không chiêếm t tr ỷ n
ọ g đáng k do vấến đêầ chi phí c ể a s ủ n ph ả m. Ho ẩ c Pin c ặ l ỡ n ớ n i mà tính hóa h ơ c c ọ ủa oxit b c có hi ạ u suấết v ệ t tr ượ i và v ộ t qua c ượ v ả ấến đêầ vêầ chi phí + Những viên pin oxit b c l ạ n h ớ n ch ơ yêếu đ ủ c ượ ng d ứ ng cho quấn ụ đội ( ví dụ: ng ở lôi Mark 37 ho ư c trên nh ặ ng lo ữ i tàu ng ạ ấầm nhóm Alfa), trong
những năm gấần đấy, chúng đã tr nên quan tr ở ng v ọ i vai tr ớ ò là kho năng l ng ượ dự tr cho tàu vũ tr ữ ụ có ng i lái ườ và không ng i lái. ườ +Pin oxit b c đã qua s ạ ử d ng có th ụ đ ể c x ượ lý đ ử thu hôầi l ể i l ạ ng ượ b c kim lo ạ i tro ạ ng đó.
Các thông sôố trong pin oxit bạc: -Năng l ng riêng: 130 Wh/kg ượ -M t
ậ độ năng l ng: 500 Wh/lit ượ -Công suấết riêng: cao
-Giá bán thấếp và có đ ộ bêần cao.
-Pin đi n hóa Lithium-lon (Li-lon) Cấấu tạ o Cấấu t o c ạ
a pin lithium-ion bao gồồm 4 b ủ ộ phậ n chính - Đi n c ệ ực d ng ươ (Cathodẽ) Vật li u dùng làm đi ệ n c ệ c d ự ương là LiCoO ử
2 và LiMnO4. Cấếu trúc phấn t bao gôầm phấn t
ử Oxidẽ Coban liên kêết v i
ớ nguyên t Lithium. Khi có dòng đi ử n ệ ch y qua, nguyên t ạ Lithium nhanh chóng tách kh ử i cấếu trúc t ỏ o thành ion ạ d ng Lithium, Li+. ươ - Đi n c ệ ực ấm (Anodẽ) C c ấm đ ự c cấếu t ượ o t ạ Than chì (grap ừ hẽnẽ) và các v t li ậ u Cacbon khác ệ có ch c năng l ứ u gi ư
ữ các ion Lithium Li+ trong tinh th . ể - B ộ phấn tách
Bộ phấn tách hay còn gọi là màng ngăn cách đi n ệ đ c làm băầng nh ượ a PE ự hoặc PP. B ph ộ n ậ này năầm gi a c ữ c d ự ng ươ và c c ấm, có nhi ự êầu lôễ nh , có ch ỏ c ứ năng ngăn cách giữa c c d ự ng và c ươ c ấm. T ự
uy nhiên, các ion Li+ vấễn đ c đi ượ qua. -Chấết đi n phấn ệ
+Chấết đi n phấn là chấết l ệ ng lấếp đấầy hai c ỏ c và mà ự ng ngăn. Dung d ch đi ị n ệ phấn có ch a LiPF ứ ữ ơ ị ứ ư ậ 6 và dung môi h
u c . Dung d ch có ch c năng nh v t dấễn các ion Li+ t . ừ
+Chấết đi n phấn là môi tr ệ ng truyêần ion lithium gi ườ a 2 đi ữ n c ệ c t ự rong quá trình s c và x ạ pin. Nguyên tăếc ả cơ bản trong dung d ch đi ị n ệ ly cho pin li-on là có đ dấễn ion tôết. C ộ th ụ đ ể dấễn ộ ion liti m ở c 1-2 S/ ứ cm nhi ở t đ ệ phòng. T ộ ăng 30-40% khi nhi t đ ệ lên 40 ộ oC và gi m nh ả khi nhi ẹ t đ ệ xuôếng 0 ộ oC.
Nguyên lý hoạ t độ ng củ a pin lithium-ion Nguyên lý ho t đ ạ ng c ộ
a pin lithium-ion thông qua quá trình s ủ c ạ Cực ấm, c c d ự ng đón ươ g vai trò là nguyên li u ệ trong ph n ả ng đi ứ n h ệ óa ở pin li-on. Dung d ch ị đi n phấn t ệ
ạo môi trư ng dấễn cho ion liti di chuy ờ n gi ể a 2 ữ đi n c
ệ ực ấm và d ng. Dòng đi ươ n ch ệ y ạ m ở ch ngoài khi pin di chuy ạ n ể . Quá trình này th hi ể n ệ quy trình s ở c, x ạ . C ả th ụ nh ể sau: ư - Quy trình x : ả +Ion-liti mang đi n d ệ ư ng di chuy ơ n t ể c ừ c ấm (th ự n ườ g là graphitẽ) qua dung d ch ị đi n ly sang c ệ c ự d ng và d ươ ng c ươ c sẽễ có ph ự n ả ng v ứ i ion liti. ớ Môễi ion Li d ch chuy ị n ể t ừ cực ấm sang c c d ự ng trong pin thì ươ m ở ch ngoài, l ạ i ạ
tiêếp tục có 1 ẽlẽctron chuy n đ ể ng t ộ c ừ c ấm sang c ự c d ự ng ươ , sinh ra dòng đi n ệ ch y t ạ ừ cực d ng sang c ươ c ấm. Điêầu này t ự o ra c ạ ấn băầng đi n ệ tích gi a 2 c ữ c. ự - Quy trình s c: ạ +Quá trình s c diêễn r ạ a ng c l ượ i quá trình x ạ . D ả i đi ướ n áp s ệ c, ạ ẽlẽctron b bu ị c ch ộ y t ạ ừ đi n c ệ c d ự ng c ươ a pin (tr ủ thành c ở c ấm), ion Li t ự ách khỏi cực d ng d ươ i chuy n tr ể vêầ đi ở n c ệ c ấm c ự a pin ( ủ quy trình này đóng v ở ai trò c c d ự ng). T ươ rong quá trình s c và x ạ pin sẽễ đ ả o ả chiêầu. +Trong m t chu kỳ phóng đi ộ n, nh ệ ng nguy ữ ên t liti ử c ở c ự d ng b ươ ị
ion hóa và tách kh i các đi ỏ n t ệ c ử
a chúng. Các ion liti di chuy ủ n t ể c ừ c d ự n ươ g
và đi qua chấết đi n phấn cho đêến khi chúng đêến đ ệ c c ượ c ấm. T ự i đấy chúng t ạ ái kêết h p v ợ i các đi ớ n ệ t v
ử à trung hòa vêầ đi n. ệ Ưu đi m: ể +Tr ng l ọ ư ng nh ợ và kích th ẹ c nh ướ g ỏ n ọ +Chu kì n p – x ạ
ả lớn, kho ng 500-1000 lấần. ả +Tu i th ổ dài, kho ọ n ả g 2 – 5 năm. +M t ậ độ năng l ng cao ượ
, trên 500Wh/kg. M t sôế lo ộ i pin có th ạ đ ể t ạ đêến 1800Wh/kg. +Có th s
ể c bấết kỳ khi nào mà không cấần ph ạ i đ ả i s ợ d ử ng hêết dung ụ l ng pin. ượ +Dòng x l ả n
ớ , có th lên đêến 30-35 lấần dung l ể ng (C) trong th ượ i ờ gian ngăến. + Độ tự x t ả ng đôếi thấếp ươ Nhượ c điểm: +Xuấết hiện hi u ệ ng t ứ x ự , nghĩa là dun ả g l n ượ g b gi ị m 5 – 10%/ ả
tháng (tùy thẽo chêế đ s ộ d ử ng pin ra sao) sau khi c ụ ó th ch ể u đ ị ư c sôế lấần chu kì ợ x - n ả p. ạ
+Khi điện áp pin thấếp d i 3V ho ướ c cao quá 4,2V có th ặ làm h ể ng ỏ pin (nên tham kh o h ả ng dấễn s ướ d ử ng c ụ a nhà s ủ n xuấết). ả +Giá thành t ng đôếi cao ươ , tùy vào môễi th ng h ươ i u m ệ à giá pin Lithium sẽễ dao đ ng m ộ c giá khác nhau. ứ +Nh y c ạ m ả và dêễ h h ư ng b ỏ i nhi ở t, ch ệ ỉ nên dùng pin nhi ở t đ ệ ộ nh h ỏ ơn 60 đ C. Điêầu n ộ
ày còn có nghĩa là, khi s c pin Lithium, b ạ n cấần s ạ c đúng ạ thời l ng vì nêếu s ượ c quá lấu so v ạ i quy đ ớ nh, thì ị
pin dêễ sinh nhi t, khí CO2 làm ệ
tăng áp suấết trong pin, gấy cháy n . ổ +H n chêế v ạ n ậ chuy n ể – v n chuy ậ n sôế l ể ng l ượ n h ớ n có th ơ ph ể i ả chịu s ki ự m soát thẽo quy đ ể n ị h. ng d Ứ ụng: +Pin lithium-ion đ c s
ượ ử dụng đ cung cấếp năng l ể ng cho các thiêết ượ b nh ị : nhi ư t ệ kêế, khóa xẽ t xa, c ừ on tr lasẽr ỏ
, máy nghẽ nh c MP3, máy tr ạ thính ợ , máy tính và h thôếng d ệ phòng pin trong má ự
y tính. Đôầ ch i điêầu khi ơ n t ể x ừ a cũng s d ử ng pin lithium. ụ
+Pin lithium-ion cung cấếp năng l ng cho cu ượ c sôếng c ộ a h ủ àng tri u ệ ng i môễi ngà ườ y. T pin cho má ừ
y tính xách tay và đi n tho ệ i di đ ạ n ộ g (applẽ,
Samsung, xiaomi,...) cho đêến pin cho các lo i x
ạ ẽ hybrid và xẽ đi n(ví d ệ : T ụ ẽsla,
Nissan,..), công ngh này đang ng ệ ày càng ph biêến nh ổ tr ờ ng l ọ ng nh ượ , m ẹ t đ ậ ộ năng l ng cao v ượ à kh năng s ả c ạ l i. ạ +Pin lithium-ion có th ể được sử d n
ụ g thay thêế cho các têế bào kiêầm trong nhiêầu thiêết b nh ị đôầng hôầ v ư à máy nh . M ả c d
ặ ù chúng tôến kém h n, các têế ơ
bào lithium-ion sẽễ cung cấếp tu i ổ th d
ọ ài h n nhiêầu, do đó gi ơ m thi ả u ể vi c tha ệ y thêế pin.
-Pin đi n hóa Lithium-P olymẽr (Li-Po)
- Pin Lithium-Polymẽr là lo i ạ pin có th s ể c l ạ i dùng công ngh ạ lithium- ệ ion, nhưng thay vì s d ử ng chấết đi ụ n phấn l ệ ng ng ỏ i ta s ườ ử d n ụ g chấết đi n phấn ệ polymẽr đ thay ể thêế.
-Pin Li-po và Li-ion đêầu có cấếu t o và nguy ạ ên lý ho t ạ đ ng ộ giôếng nhau và đêầu có thể s c đi ạ s c l ạ i nhiêầu lấần ạ
, và ch khác nhau vêầ thành phấần hóa h ỉ c đ ọ c ượ sử d ng đ ụ làm ch ể ấết đi n ệ phấn. Ưu đi m: ể
- Pin li-po bên trong ch a thành phấần chính là chấết đi ứ n phấn d ệ n ạ g
Polymẽr khô năầm gi a 2 c ữ c ấm và d ự ng nên nh ươ và c ẹ ó th chêế t ể o nhiêầu hình ạ d n ạ g khác nhau. -Ch u đ ị ng đ ự ược những va ch m nh ạ vêầ m ẹ t v ặ t lý ậ . -Có kích th c nh ướ và nh ỏ và có th ẹ ch ể a đ ứ c dung l ượ ng l ượ n. ớ
-Khả năng chôếng cháy tôết h n, gi ơ m kh ả năng chá ả y n khi s ổ d ử ng ụ -Có th chêế t ể o pin ạ ở m i k
ọ ích th c khác nhau phù h ướ p cho các thiêết b ợ ị đi n t ệ ử dùng pin Nhượ c điểm: -Pin Li-po có th n ể p x ạ
nhiêầu lấần, và có tu ả i th ổ kho ọ ng 1000 lấần s ả c. C ạ ứ kho ng 300 vòng n ả p x ạ thì Pin sẽễ b ả gi ị m dun ả g l n
ượ g đi 20% so v i lúc ban đấầu. ớ Vì thêế đ b ể o v ả Pin đ ệ c tôết h ượ n
ơ ta cấần biêết cách s c Pin đúng cách. ạ -Đôếi v i pin Li-po ớ , pin càng ki t th ệ
ì đi n áp sẽễ càng dêễ ch ệ m đêến m ạ c 3V ứ hay còn g i là m ọ c đi ứ n áp chêết., nêếu đ ệ pin ch ể m đêến m ạ c này q ứ uá nhiêầu lấần sẽễ làm gi m tu ả i th ổ pin. ọ -Pin đi n hóa Li-P ệ o an toàn khó có th gấ ể y hi n t ệ ng ượ cháy n , ổ nh ng m ư t ộ
khi đã cháy thì cháy rấết l n th ớ m chí có th ậ ể phát n khi s ổ c không đúng cách ạ hoặc s c quá m ạ c. ứ Ứng d ng: ụ -Đ c dùng trên r ượ ấết nhiêầu s n ph ả m nh ẩ đi ư n tho ệ i, pin s ạ c d ạ phòng, ự
các Dronẽ, máy bay điêầu khi n. ể Thông tin tham kh o:
-https://vinfastauto.com/vn_vi/tim-hiẽu-vẽ-pin-lithium-ion-lich-su-cau-tao-va- nguyẽn-ly-hoat-dong
-https://mpc247.com/vat-li-kham-pha/857/pin-diẽn-hoa-nguyẽn-ly-hoat-dong- cac-loai-pin-diẽn-hoa.html
-https://tẽchnoluxpro.com/vi/akkumulyatory/batarẽi/ni-cd.html -