Pin Lithium-ion được ứng dụng trên xe điện Wiibike có lịch sử phát triển như thế nào? Tại sao pin Lithium-ion lại là sự lựa chọn an toàn nhất cho các dòng xe đạp trợ lực điện hiện nay? Hãy cùng Wiibike khám phá ngay qua bài viết dưới đây nhé!
Pin Lithium-ion là gì?
Pin Lithium, hay còn gọi là pin Li-on hoặc Lithi-on. Viết tắt là LIB. Đây là công nghệ pin tiên tiến có ion Lithium là thành phần chính, điều đặc biệt là loại pin này có thể sạc được.
Pin lithium thường dùng cho các thiết bị như: Điện thoại, máy tính, máy ảnh… Hiện nay, nó còn được chú trọng phát triển trên những phương tiện di chuyển bằng điện như: xe đạp trợ lực điện, xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện… hoặc kỹ thuật ở các ngành quân đội, hàng không…
Pin lithium được đánh giá là sẽ thay thế ắc quy chì – thường được sử dụng trong ô tô, xe máy và các loại xe điện trước đây. Không chỉ mang lại hiệu suất hoạt đông cao, mà còn đảm bảo an toàn môi trường sạch (vì hạn chế được kim loại nặng). Bên cạnh đó còn nâng cao việc sự dụng pin an toàn (vì tránh dùng dung dịch điện ly chứa axit)
Lịch sử phát triển của pin Lithium-ion
Vào năm 1970, M. Stanley Whittingham là nhà hóa học người Anh, khi làm việc cho Exxon, đã sử dụng titan (IV) sulfua và kim loại lithi làm điện cực. Tuy nhiên, pin sạc lithium từ thí nghiệm này không thể ứng dụng vào thực tế. Titan disulfua cần phải tổng hợp trong điều kiện chân không. Nếu để thực hiện điều này sẽ rất tốn kém (khoảng 1000USD/ 1kg titan disulfua vào những năm 1970).
Ngoài ra, titan disulfua có thể phản ứng tạo thành các hợp chất hidro sunfua có mùi khó chịu khi tiếp xúc với không khí. Chính vì vậy, Exxon đã ngưng sản xuất pin lithium của Whittingham.
Năm 1980, John Goodenough là giáo sư vật lý người Mỹ đã phát minh ra một loại pin lithium khác. Ông đã tạo ra pin lithium nhờ sự kết hợp giữa lithium coban oxit, có thể di chuyển qua pin từ điện cực này sang điện cực kia dưới dạng ion Li+.
Đến năm 1983, Akira Yoshino giáo sư của Đại học Meijo, Nhật Bản đã chế tạo ra một pin nguyên mẫu có thể sạc sử dụng lithium cobalt oxit như cathode và polyacetylene làm cực dương. Nguyên mẫu này có vật liệu cực dương không chứa liti và các ion liti di chuyển từ cực âm vào cực dương trong quá trình sạc. Phát minh này của Yoshino là tiền thân trực tiếp của pin Lithium-ion (LIB) thời hiện đại.
Pin lithium-ion bắt đầu được thương mại hóa bởi Sony Energytec năm 1991. Ngày nay lithium đã trở thành loại pin thống trị trên thị trường dành cho các thiết bị di động, thiết bị lưu trữ điện UPS trên toàn thế giới, đặc biệt là xe đạp trợ lực điện.
Pin có 4 hình dạng là: Hình trụ nhỏ, hình trụ lớn, hình phẳng (dạng túi) và hình lăng trụ với các loại pin lithium-ion là:
– Lithium-Cobalt Oxide
– Lithium-titanate: Dùng cho ô tô điện, xe đạp, xe tay ga, mô tô
– Lithium-Nickel Mangan Cobalt Oxide
– Lithium-Mangan Oxit
– Lithium-Iron Phosphate
Cấu tạo pin Lithium-ion
Cấu tạo pin Lithium-ion bao gồm: 1 cực dương, 1 cực âm, bộ phân tách, chất điện phân và hai bộ thu dòng điện.
– Điện cực dương (Cathode)
Vật liệu dùng làm điện cực dương là LicoO2 và LiMnO4. Cấu trúc phân tử bao gồm phân tử Oxide Coban liên kết với nguyên tử Lithium. Khi có dòng điện chạy qua, nguyên tử Lithium nhanh chóng tách khỏi cấu trúc tạo thành ion dương Lithium, Li+.
– Điện cực âm (Anode)
Cực âm được cấu tạo từ Than chì (graphene) và các vật liệu Cacbon khác có chức năng lưu giữ các ion Lithium L+ trong tinh thể.
– Bộ phân tách
Bộ phân tách hay còn gọi là màng ngăn cách điện được làm bằng nhựa PE hoặc PP. Bộ phận này nằm giữa cực dương và cực âm, có nhiều lỗ nhỏ, có chức năng ngăn cách giữa cực dương và cực âm. Tuy nhiên, các ion Li+ vẫn được đi qua.
– Chất điện phân
Chất điện phân là chất lỏng lấp đầy hai cực và màng ngăn. Dung dịch điện phân có chứa LiPF6 và dung môi hữu cơ. Dung dịch có chức năng như vật dẫn các ion Li+ từ.
Chất điện phân là môi trường truyền ion lithium giữa 2 điện cực trong quá trình sạc và xả pin. Nguyên tắc cơ bản trong dung dịch điện ly cho pin li-on là có độ dẫn ion tốt. Cụ thể độ dẫn ion liti ở mức 1-2 S/cm ở nhiệt độ phòng. Tăng 30-40% khi nhiệt độ lên 40 độ và giảm nhẹ khi nhiệt độ xuống 0 độ C.
Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion
Trong cơ chế hoạt động pin Lithium-ion, cực âm, cực dương đóng vai trò là nguyên liệu trong phản ứng điện hóa. Dung dịch điện phân tạo môi trường dẫn cho ion liti di chuyển giữa 2 điện cực âm và dương. Dòng điện chạy ở mạch ngoài khi pin di chuyển. Quá trình này thể hiện ở quy trình sạc, xả. Cụ thể như sau:
– Quy trình xả:
Ion-liti mang điện dương di chuyển từ cực âm (thường là graphite) qua dung dịch điện ly sang cực dương và dương cực sẽ có phản ứng với ion liti. Mỗi ion Li dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong pin thì ở mạch ngoài, lại tiếp tục có 1 electron chuyển động từ cực âm sang cực dương, sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm. Điều này tạo ra cân bằng điện tích giữa 2 cực.
– Quy trình sạc:
Quá trình sạc diễn ra ngược lại quá trình xả. Dưới điện áp sạc, electron bị buộc chạy từ điện cực dương của pin (trở thành cực âm), ion Li tách khỏi cực dương di chuyển trở về điện cực âm của pin (ở quy trình này đóng vai trò cực dương). Trong quá trình sạc và xả pin sẽ đảo chiều.
Trong một chu kỳ phóng điện, những nguyên tử liti ở cực dương bị ion hóa và tách khỏi các điện tử của chúng. Các ion liti di chuyển từ cực dương và đi qua chất điện phân cho đến khi chúng đến được cực âm. Tại đây chúng tái kết hợp với các điện tử và trung hòa về điện.
Những ưu điểm vượt trội của pin Lithium-Ion trên xe đạp trợ lực điện
Pin Lithium-ion không chỉ mang đến sự an tâm tuyệt đối mà còn nâng tầm trải nghiệm xe đạp trợ lực điện của bạn lên một tầm cao mới.
1. An toàn là ưu tiên hàng đầu
- Hạn chế tối đa nguy cơ cháy nổ: Nhờ công nghệ sản xuất tiên tiến và hệ thống quản lý pin BMS thông minh, pin Lithium-ion giảm thiểu đáng kể rủi ro cháy nổ, bảo vệ bạn và môi trường xung quanh.
- Thân thiện với môi trường và sức khỏe: Không chứa các chất độc hại, pin Lithium-ion là một lựa chọn xanh, an toàn cho sức khỏe của bạn và hành tinh chúng ta.
- Bền bỉ trước mọi thử thách: Với vỏ pin chắc chắn, các thành phần bên trong được bảo vệ tối đa khỏi va đập và rung lắc, đảm bảo pin hoạt động ổn định trong mọi điều kiện.
2. Hiệu suất vận hành vượt trội
- Đồng hành cùng bạn trên mọi nẻo đường: Mật độ năng lượng cao cho phép pin Lithium-ion lưu trữ nhiều năng lượng hơn, giúp bạn di chuyển quãng đường xa hơn, đáp ứng mọi nhu cầu di chuyển hàng ngày.
- Chinh phục mọi địa hình: Cung cấp nguồn năng lượng mạnh mẽ, pin Lithium-ion giúp xe đạp trợ lực điện của bạn dễ dàng leo dốc và đạt tốc độ cao, mang đến trải nghiệm lái thú vị trên mọi cung đường.
- Sạc nhanh, không chờ đợi: Thời gian sạc nhanh chóng giúp bạn tiết kiệm thời gian và luôn sẵn sàng cho những chuyến đi bất ngờ.
3. Tiện lợi và bền bỉ
- Nhẹ nhàng và gọn gàng: Thiết kế nhỏ gọn giúp bạn dễ dàng mang theo, lắp đặt và tháo rời pin, mang đến sự tiện lợi tối đa.
- Đồng hành dài lâu: Tuổi thọ cao giúp giảm thiểu chi phí thay thế pin, tiết kiệm chi phí về lâu dài.
- Luôn sẵn sàng hoạt động: Tính năng tự xả thấp giúp pin duy trì năng lượng ngay cả khi không sử dụng, đảm bảo xe luôn sẵn sàng hoạt động bất cứ khi nào bạn cần.
Với những ưu điểm vượt trội này, pin Lithium-ion chính là sự lựa chọn hoàn hảo, mang đến sự an toàn, hiệu suất và tiện lợi tối đa cho chiếc xe đạp trợ lực điện của bạn.
> Tìm hiểu thêm: Cách lắp trợ lực điện cho xe đạp truyền thống
Wiibike tự hào là đơn vị tiên phong về sản xuất xe đạp, xe đạp trợ lực uy tín hàng đầu Việt Nam.
Liên hệ ngay:
- Hotline: 092 9898 098
- Facebook: Wiibike Việt Nam
- Website: wiibike.com
- Hệ thống đại lý toàn quốc: https://wiibike.com/danh-sach-dai-ly/