Mẹo kéo dài tuổi thọ của pin lithium-ion

ANN ARBOR— Pin lithium-ion có mặt ở khắp mọi nơi ngày nay, được sử dụng trong mọi thứ, từ điện thoại di động, máy tính xách tay đến dụng cụ điện không dây và xe điện.

Mặc dù chúng là công nghệ để lưu trữ năng lượng di động được áp dụng rộng rãi nhất, nhưng không phải ai cũng biết những cách tốt nhất để kéo dài tuổi thọ của pin lithium-ion. 

Để giúp làm rõ điều này, các nhà nghiên cứu của Đại học Michigan đã nghiên cứu nhiều bài báo khoa học và đọc các hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất. Họ cũng tra cứu thông tin trên các trang web hỗ trợ khách hàng để phát triển danh sách 9 mẹo tốt nhất để kéo dài tuổi thọ pin lithium-ion.

Ông Greg Keoleian, giám đốc Trung tâm Hệ thống Bền vững U-M tại Trường Môi trường và Bền vững cho biết: “Bằng cách giảm thiểu tác nhân gây suy thoái pin, pin có thể tồn tại lâu hơn. Và điều này có tác động tích cực đến môi trường, vì sản xuất pin gây ra phát thải khí nhà kính và nhiều chất ô nhiễm khác,”.

“Ngoài ra, có nhiều ưu đãi tài chính lớn dành cho người dùng để tránh các điều kiện bất lợi, vì chi phí pin lithium-ion có thể dao động từ 5% đến hơn 50% chi phí sản phẩm.”

Những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin Lithium-ion

Những phát hiện của nhóm U-M đã được công bố vào ngày 15 tháng 2 trên Tạp chí Lưu trữ Năng lượng cho rằng: Nhiều nghiên cứu chỉ ra ba biến số chính ảnh hưởng đến tình trạng pin: Nhiệt độ, trạng thái sạc và dòng điện.

Dưới đây là một số hướng dẫn chung từ các nhà nghiên cứu U-M để tối đa hóa tuổi thọ pin lithium-ion, cùng với một vài khuyến nghị cụ thể từ các nhà sản xuất:

• Tránh nhiệt độ cực đoan, quá cao hoặc quá thấp, khi sử dụng hoặc lưu trữ năng lượng trong pin lithium-ion. Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ suy thoái của hầu hết mọi thành phần pin và có thể dẫn đến các rủi ro an toàn đáng kể, bao gồm cả cháy hoặc nổ. Nếu máy tính xách tay hoặc điện thoại di động nóng đáng chú ý trong khi sạc, hãy rút phích cắm. Giảm thiểu tiếp xúc với nhiệt độ thấp, đặc biệt là khi sạc.

Đối với xe điện, tất cả các nhà sản xuất đã đưa các cảnh báo về nhiệt độ cao trong hướng dẫn sử dụng. Trong đó, nhà sản xuất khuyến cáo nên đậu xe trong bóng râm và giữ cho xe được cắm trong thời tiết nóng. Do đó có thể sử dụng hệ thống làm mát pin khi cần thiết. Trong thời tiết lạnh, sử dụng hệ thống sưởi ấm pin khi sạc pin bằng nguồn điện lưới.

• Giảm thiểu thời gian pin sạc ở 0% hay 100%. Điều này có nghĩa là tránh để pin cạn kiệt đến sập nguồn hay tháo sạc pin ra khi đầy. Cân nhắc sử dụng một phần sạc khôi phục pin về 80% thay vì 100%. Nếu điều đó là không thể, thì hãy rút phích cắm thiết bị ngay khi đạt 100%.

Samsung và LG gợi ý rằng điện thoại của họ nên được sạc lại khi chúng đạt trạng thái sạc 20%. Nokia và Sony cho rằng pin điện thoại của họ sẽ nhanh bị chai và dữ liệu di động gặp vấn đề nếu vẫn tiếp tục sạc khi đạt 100%.

Hầu hết các máy tính xách tay trang bị một hệ thống quản lý pin bên trong. Pin sẽ ngừng sạc khi thiết bị đã đạt 100% năng lượng hoặc nó sẽ không tiếp tục sạc cho đến khi máy tính xách tay đạt 95%. Mặc dù vậy, nhiều nhà sản xuất máy tính xách tay cảnh báo không nên để máy tính được cắm sau khi hoàn tất sạc.

• Sử dụng “bộ sạc nhanh” thuận tiện nhưng sẽ làm giảm tuổi thọ pin lithium-ion nhanh. Xả pin quá nhanh cũng dẫn đến suy giảm pin. Đối với điện thoại di động và máy tính xách tay, việc giảm độ sáng màn hình, tắt dịch vụ định vị và thoát khỏi các ứng dụng sử dụng nhiều năng lượng có thể giúp làm chậm tốc độ xả.
• Một số nhà sản xuất các công cụ điện không dây khuyến cáo người dùng không nên tiếp tục sạc khi đầy, và không được để thiết bị cạn pin. Họ đề xuất sạc trong môi trường có nhiệt độ tối thiểu là 32 F và tối đa 104 độ.
• Tránh sử dụng hoặc bảo quản pin lithium-ion trong môi trường có độ ẩm cao và tránh các hư hỏng cơ học như nứt hay thủng.

Trạng thái suy thoái của pin

Một tế bào pin bao gồm một điện cực dương (cực âm), một điện cực âm (cực dương) và một chất điện li giữa hai điện cực. Pin lithium-ion theo thời gian sẽ xuống cấp và giảm công dụng. Hầu như mọi thành phần đều bị ảnh hưởng, bao gồm cực dương, cực âm, chất điện ly, bộ tách và bộ thu dòng điện.

Có hai hình thức suy thoái pin chính: Công suất giảm dần và mất điện. Công suất giảm  dần là giảm lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ và mất điện là sự giảm lượng năng lượng mà nó cung cấp.

Vai trò của việc kéo dài tuổi thọ pin

Kéo dài tuổi thọ pin làm giảm chi phí sản xuất pin mới đồng thời giảm gánh nặng ảnh hưởng đến môi trường. Vấn đề bao gồm tiêu thụ vật liệu, tác động khai thác và phát thải khí nhà kính – cũng như xử lý pin đã qua sử dụng.

Theo bài báo của Tạp chí Lưu trữ Năng lượng viết: “Khi các ngành công nghiệp điện tử di động và EV tiếp tục phát triển, ngay cả những cải tiến nhỏ trong việc kéo dài tuổi thọ cũng sẽ có lợi ích môi trường đáng kể.” 

Các nhà nghiên cứu nhiều tài liệu về pin Lithium-ion. Họ cũng đã tiến hành khảo sát thông tin và tìm kiếm hướng dẫn từ các nhà sản xuất. Từ đó, họ đưa ra những hướng dẫn, cảnh báo hoặc mẹo sử dụng và bảo trì pin lithium-ion.

Các công ty này bao gồm 10 nhà sản xuất điện thoại di động (Apple, Google, HTC, Huawei, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sony và ZTE), 10 nhà sản xuất máy tính xách tay (Acer, Apple, ASUS, Dell, HP, Lenovo, LG, Microsoft, Samsung và Toshiba), bốn nhà sản xuất công cụ điện (Bosch, DeWalt, Makita và Milwaukee Tool) và 10 nhà sản xuất xe điện (BMW, Chevrolet, Ford, Fiat, Honda).

Các tác giả của tạp chí Lưu trữ Năng lượng bao gồm Keoleian, Maxwell Woody, Maryam Arbabzadeh và Geoffrey Lewis của Trung tâm Hệ thống Bền vững U-M và Anna Stefanopoulos của Viện Năng lượng U-M.

Công việc được hỗ trợ bởi hiệp hội Responsible Battery Coalition của các công ty, học giả và tổ chức cam kết quản lý có trách nhiệm pin của ngày nay và trong tương lai để giảm thiểu tác động của lối sống ngày càng chạy bằng pin của chúng ta trên hành tinh.

Steve Christensen, giám đốc điều hành của hiệp hội cho biết: “Khi các quốc gia và thế giới chuyển sang các nền kinh tế chạy bằng pin, điều quan trọng nhất là nghiên cứu làm thế nào để kéo dài tuổi thọ của tất cả các loại pin, đặc biệt là trong ô tô và xe tải. “

Công trình nghiên cứu từ Đại học Michigan là bước đi quan trọng để tạo ra một sự thay đổi thế hệ trong cách người tiêu dùng sử dụng và xử lý pin.

Theo Umich