Hai công nghệ pin Lithium-Ion (Li-Ion) và Lithium-polymer (Li-Po) có sự khác biệt như thế nào và sự khác biệt đó ảnh hưởng ra sao đến trải nghiệm và độ an toàn khi sử dụng?
Công nghệ pin lithium-ion (Li-ion) từng được coi là công nghệ pin "quốc dân" khi nó được ứng dụng trên hầu hết các thiết bị điện tử. Tuy nhiên sự xuất hiện của pin lithium-polymer (Li-poly) đã làm thay đổi tất cả khi ngày càng nhiều hãng sản xuất lựa chọn loại pin Li-poly thay thế để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị.
Vậy sự khác biệt giữa hai loại pin này là gì và xét về độ an toàn, tuổi thọ, liệu loại pin nào sẽ chiếm ưu thế và trở thành ưu tiên số một của đông đảo người dùng?
Pin lithium-ion hoạt động như thế nào?
Từng có thời điểm lithium-ion là loại pin được dùng phổ biến và đáng tin cậy nhất trên thị trường. Loại pin này đã phát triển từ năm 1912 và dần trở nên phổ biến hơn sau khi Sony sử dụng trên các sản phẩm của hãng từ năm 1991. Từ đó tới nay, hầu hết các sản phẩm điện tử từ máy ảnh đến máy nghe nhạc và smartphone đều sử dụng loại pin này.
Sở dĩ lithium-ion được tin dùng đến vậy vì nó có mật độ năng lượng rất cao và không gặp phải hiệu ứng bộ nhớ. Đây là vấn đề thường xảy ra với các loại pin pha niken-cadmium hay niken-hydro khiến các cell pin khó có thể thu nhận thêm năng lượng sau một quá trình dài sử dụng.
Dung lượng pin lithium-ion giảm theo chu kỳ sạc và thậm chí có thể tự xả khi không sử dụng tới
Pin lithium-ion được chế tạo từ hai điện cực dương và âm, đồng thời được phân tách bằng chất điện phân lỏng, ví dụ như ethylene carbonate hoặc dietyl carbonate. Mặc dù vậy kích thước và hình dáng của chúng thường bị giới hạn khá nhiều. Dung lượng pin lithium-ion giảm theo chu kỳ sạc và thậm chí có thể tự xả khi không sử dụng tới.
Tuy nhiên loại pin này vẫn tồn tại những nhược điểm lớn, đó là chất điện phân lỏng có thể không ổn định khi gặp nhiệt độ khắc nghiệt hoặc tiếp xúc với không khí bên ngoài trong trường hợp pin bị thủng. Điều này có thể dẫn tới nguy cơ cháy nổ rất cao. Trong trường hợp nhiệt độ môi trường quá cao, bộ điều chỉnh trên pin sẽ ngay lập tức điều chỉnh dòng sạc và xả để tránh pin bị quá nóng.
Pin lithium-polymer hoạt động như thế nào?
Công nghệ pin lithium-polymer ra đời muộn hơn lithium-ion. Nó chỉ mới xuất hiện từ những năm 1970 và đang dần phổ biến hơn. Cụ thể, Samsung đã chuyển sang sử dụng pin lithium-polymer trên dòng Galaxy S20 ra mắt gần đây.
Công nghệ pin lithium-polymer ra đời muộn hơn lithium-ion.
Pin lithium-polymer sử dụng điện cực dương và âm nhưng ngăn cách giữa hai cực không phải chất điện hóa học lỏng mà là chất điện phân rắn, khô hoặc loại giống như gel. Việc sử dụng các chất điện phân này giúp các nhà sản xuất có thể chế tạo được viên pin có các hình dạng khác nhau, linh hoạt hơn và cũng chứa được nhiều năng lượng hơn. Một ưu điểm khác của loại pin này hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ chất điện phân, dẫn tới cháy nổ.
Tóm lại, pin lithium-polymer có phần an toàn hơn so với pin lithium-ion. Nhưng cũng cần phải nói thêm về nhược điểm của loại pin này. Đó là chi phí sản xuất cao, vòng đời và khả năng trữ năng lượng của pin lithium-polymer cũng ngắn hơn so với pin lithium-ion có cùng kích thước. Tất nhiên pin cũng có cơ chế bảo vệ giúp duy trì điện áp ở ngưỡng giới hạn an toàn.
Sự khác biệt chính giữa pin lithium-ion và lithium-polymer
Cả hai loại pin kể trên đều có ưu và nhược điểm. Nói chung pin lithium-ion có thể cung cấp nhiều năng lượng nhất và giá thành cũng thấp nhất. Đây là loại pin phù hợp với các thiết bị giá rẻ nhưng vẫn đảm bảo cung cấp thời lượng pin tốt nhất.
Hạn chế của pin lithium-ion chỉ là cơ chế tự xả dần của nó. Điều này có thể không quá quan trọng đối với những chiếc smartphone luôn trong trạng thái hoạt động, nhưng đây rõ ràng là vấn đề ảnh hưởng đến an toàn khi sử dụng thiết bị.
Tuổi thọ pin lithium-polymer cũng sẽ ngắn hơn và công suất sẽ giảm dần theo thời gian.
Trong khi đó, pin lithium-polymer an toàn hơn, đặc biệt khi sử dụng chung với các công nghệ sạc siêu nhanh. Loại pin này có mức tự xả rất thấp vì vậy nó sẽ không bị hao hụt dung lượng ngày cả khi bạn không sử dụng chúng.
Tuy nhiên nếu chấp nhận sử dụng pin lithium-polymer cũng đồng nghĩa với việc giá bán các thiết bị điện tử dùng loại pin này cũng cao hơn. Ngoài ra, tuổi thọ pin cũng sẽ ngắn hơn và công suất sẽ giảm dần theo thời gian, mặc dù bản chất nhẹ của pin lithium-polymer giúp tăng đáng kể mật độ năng lượng tổng thể trên mỗi kg.
Nhìn chung, pin lithium-polymer đang thay thế lithium-ion trong ngành công nghiệp smartphone và điện tử nhờ sự an toàn vượt trội, linh hoạt về hình thức và phù hợp để áp dụng các công nghệ sạc nhanh mới. Nhưng có lẽ nhờ giá thành phải chăng nên pin lithium-ion vẫn sẽ tiếp tục tồn tại trong một thời gian dài nữa trước khi pin lithium-polymer thực sự phổ biến.