Pin lưu trữ Lithium là gì?
Pin Lithium, một dạng pin được ưa chuộng nhờ khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả. Nguyên lý hoạt động của nó khá đơn giản nhưng thông minh: quá trình di chuyển của ion lithium từ cực âm qua cực dương khi sử dụng và ngược lại khi sạc.
Với nguyên liệu điện cực chính là hợp chất Lithium, pin này đã tạo nên cái tên cho mình trong nhiều lĩnh vực, từ máy tính cá nhân, điện thoại di động, đến đồ chơi điện tử, xe điện và ngành công nghiệp hàng không.
Nhưng đặc biệt, trong ngành công nghiệp đèn năng lượng mặt trời và đặc biệt là loại đèn pha sử dụng năng lượng mặt trời, pin Lithium là lựa chọn hàng đầu. Pin LiFePO4, một dạng pin Lithium có thể sạc lại với vật liệu lõi pin là LiFePO4, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đèn pha năng lượng mặt trời.
Cấu tạo của pin Lithium
Pin Lithium, được biết đến vì khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời vô song, tựa như một chiếc máy đơn giản nhưng có sự thông minh khéo léo.
Cốt lõi của nó dựa vào sự di chuyển liên tục của ion lithium – từ cực âm qua cực dương khi tiêu thụ năng lượng, và ngược lại khi sạc năng lượng.
Với việc sử dụng Lithium như là nguyên liệu điện cực, pin này đã làm dấu ấn của mình trong nhiều ngành nghề – từ các thiết bị công nghệ cá nhân như máy tính, di động, các mặt hàng đồ chơi điện tử, cho đến xe điện và ngành công nghiệp hàng không.
Tuy nhiên, pin Lithium chụm trọn sự chú ý trong ngành công nghiệp đèn năng lượng mặt trời, nơi mà nó trở thành lựa chọn hàng đầu, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất đèn pha năng lượng mặt trời. Pin LiFePO4, một dạng pin Lithium có khả năng sạc lại với lõi pin chứa LiFePO4, hiện tại được ứng dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất đèn pha năng lượng mặt trời.
Nguyên lý hoạt động của pin lithium
Sự hoạt động của pin Lithium tạo dựa trên thiết kế cực âm và cực dương của nó, chính là nền tảng cho quá trình phản ứng điện hóa của pin Li-ion. Dung dịch điện phân, các mạch dẫn cho ion lithium di chuyển giữa cực âm và cực dương, tạo ra luồng dòng điện ở mạch ngoại khi pin đang hoạt động. Quá trình này được diễn tả qua hai quy trình: xả và sạc, làm tạo thành nguyên lý hoạt động cơ bản của pin Lithium.
Trong Quy trình xả, ion lithium mang điện dương di chuyển từ cực âm, thường là than chì, qua dung dịch điện phân tới cực dương, nơi ion lithium nhận điện từ cực dương. Đồng thời, mỗi ion lithium di chuyển từ cực âm đến cực dương qua mạch ngoại, tiếp tục trao đổi một electron từ cực âm tới cực dương, tạo ra một dòng điện chạy từ cực dương tới cực âm. Quá trình này tạo ra sự cân đối về điện tích giữa hai cực.
Riêng quy trình sạc, sẽ diễn ra theo cách ngược lại với quy trình xả. Cụ thể, dưới điện áp sạc, electron di chuyển từ cực dương của pin (vai trò như cực âm trong quá trình này). Trong khi đó, ion lithium sẽ đi từ cực-dương và di chuyển về cực-âm của pin (vai trò như cực dương trong quá trình này). Việc sạc và xả pin sẽ diễn ra theo hướng ngược nhau.
Ngoài ra, trong một số chu kỳ phóng điện, các nguyên tử lithium ở cực dương sẽ bị ion hóa và tách ra khỏi electron. Ion Lithium di chuyển từ cực dương và đi xuyên qua chất điện phân tới cực âm. Tại đó, chúng sẽ kết hợp với electron và trung hòa điện tích.
Ưu điểm khi ứng dụng pin Lithium LiFePO4 trong đèn năng lượng mặt trời
Có nhiều lợi ích khi sử dụng pin Lithium LiFePO4 trong đèn năng lượng mặt trời mà hiện tại các nhà sản xuất đã nhận ra và thực hiện:
LiFePO4 không chỉ có mật độ năng lượng lớn, thời gian hoạt động dài và tuổi thọ pin kéo dài, mà quan trọng nhất là độ an toàn mà nó mang lại.
LiFePO4 nổi bật với khả năng ổn định vượt trội về hóa học và nhiệt, giúp pin giữ được nhiệt độ mát mặc dù hoạt động ở nhiệt độ cao.
LiFePO4 hạn chế tình trạng thoát nhiệt, bởi cực âm không gặp rủi ro cháy hoặc nổ mặc kệ việc sạc quá mức hay khi nhiệt độ pin vẫn còn ổn định.
Pin LiFePO4 không gây ra hậu quả độc hại khi tiến hành loại bỏ sau khi đã sử dụng hay hư hỏng, và có thể được tái chế một cách dễ dàng.