Giới hạn chịu đựng của pin Lithium-ion

9

Đến lúc, các nhà sản xuất cần nghiên cứu về loại pin lithium-ion mới cho thiết bị di động thay vì chỉ tập trung vào việc nâng cấp các tính năng khác.

Từ sự cố Samsung

Samsung vẫn chưa đưa ra câu trả lời chính thức về sự cố cháy nổ của Galaxy Note 7, đang tiến hành điều tra nguyên nhân và khắc phục hậu quả. Đầu tháng 9, khi thu hồi 2,5 triệu thiết bị đã bán, họ chỉ nêu nguyên nhân ban đầu là “lỗi cực kỳ hiếm khi xảy ra trong quá trình sản xuất”.

Sự cố từ Galaxy Note 7 khiến Samsung "điêu đứng".
Sự cố từ Galaxy Note 7 khiến Samsung “điêu đứng”.

Tuy nhiên, họ sau đó nhấn mạnh là “chưa đủ thông tin để đưa ra kết luận”. Trong một cuộc phỏng vấn với Reuters, đại diện Samsung cho biết sẽ tiến hành điều tra lại từ đầu, bao gồm cả quy trình kỹ thuật, sản xuất và kiểm soát chất lượng đầu ra.

Mặc dù chưa xác định được nguyên nhân chính xác, nhưng hầu hết các sự cố cháy nổ của Galaxy Note 7 đều liên quan đến viên pin Lithium-ion. Ban đầu, Samsung đã tạm dừng cung cấp pin từ Samsung SDI để chuyển sang đối tác Amperex Technology Ltd (ATL), chỉ sản xuất 30% pin cho Galaxy Note 7. Tuy nhiên, các thiết bị mới với pin ATL vẫn gặp sự cố cháy nổ, khiến họ phải ngừng bán và “khai tử” chiếc điện thoại mới chỉ sau hơn 2 tháng.

Đặc tính của pin Lithium-ion

Được Sony thương mại hóa lần đầu vào năm 1991, pin Lithium-ion nhanh chóng xuất hiện trên các thiết bị di động như máy nhắn tin, điện thoại di động và máy tính xách tay. So với các dòng pin cũ, Lithium-ion có ưu thế khi sử dụng chất điện phân chứa muối Lithium – kim loại nhẹ nhất và có khả năng lưu trữ năng lượng lớn trong một diện tích nhỏ.

Cấu tạo của một viên pin Lithium-ion.
Cấu tạo của một viên pin Lithium-ion.

Cấu trúc bên trong của viên pin Lithium-ion chứa nhiều tấm mang điện tích trái dấu được xếp chồng lên nhau và tách rời bởi các lớp cách điện mỏng. Khi màng này bị “rách” do va chạm, tác động của vật nhọn hoặc tự hỏng, đoản mạch trong thỏi pin xảy ra, dẫn đến tăng nhiệt độ và là nguyên nhân phổ biến khiến pin bốc cháy.

Pin Lithium-ion cũng dễ sinh nhiệt khi hoạt động, đặc biệt khi quá trình nạp hoặc xả diễn ra quá nhanh, làm tăng nhiệt độ. Trong quá khứ, đã xảy ra nhiều sự cố cháy nổ liên quan đến loại pin này, ví dụ như Sony, HP, Toshiba và Panasonic trên máy tính xách tay hoặc các thiết bị như ván trượt điện và xe đạp điện.

Thậm chí, sự cố cháy nổ cũng xảy ra trên máy bay Boeing 787 vào năm 2013. Riêng với Galaxy Note 7, Giám đốc điều hành Panasonic Kazuhiro Tsuga cho biết, viên pin trên phablet này có thể cháy nổ do Samsung cố gắng “nhồi nhét” thêm tế bào năng lượng vào diện tích hẹp để tăng dung lượng. Ngoài ra, việc sạc nhanh cũng làm tăng nhanh nhiệt độ, dẫn đến cháy nổ.

Tsuga nhấn mạnh: “Đó là sự đánh đổi giữa lợi ích và rủi ro. Với công nghệ pin hiện tại và các tính năng tích hợp trên Note 7, sự cố cháy nổ sẽ xảy ra với tỷ lệ cao gấp nhiều lần”.

Đã đạt đến giới hạn an toàn

Trước “triều đại” của điện thoại thông minh, các thiết bị di động chỉ đơn giản là máy nhắn tin và điện thoại tính năng, hoạt động với tần suất thấp. Ngược lại, điện thoại ngày nay tích hợp nhiều tính năng và thực hiện nhiều công việc hơn, kéo theo thời gian sử dụng lâu hơn, thậm chí liên tục. Theo eMarketer, thời gian sử dụng smartphone năm 2016 gấp đôi so với năm 2012.

Điện thoại ngày càng được tích hợp nhiều tính năng, nhưng công nghệ pin lại không được cải tiến.
Điện thoại ngày càng được tích hợp nhiều tính năng, nhưng công nghệ pin lại không được cải tiến.

Trái ngược với điều này, hầu hết các hãng điện thoại lại theo đuổi xu hướng thiết kế mỏng nhẹ, màn hình độ phân giải cao, và nhiều tính năng khác. Điều này đặt ra thách thức cho nhà sản xuất khi phải tăng mật độ năng lượng vào viên pin để nâng cao thời gian sử dụng máy, và điều này là cách duy nhất để cạnh tranh.

Tuy nhiên, sự cố của Galaxy Note 7 đã làm rõ rằng con người không thể tiếp tục tăng mật độ tế bào năng lượng vào diện tích hẹp, và cần phải phát triển công nghệ pin mới. Larsen, chuyên gia tư vấn của eMarketer, nói: “Pin Lithium-ion đã đạt đến giới hạn an toàn về mật độ năng lượng trong một diện tích cụ thể. Nếu cố gắng nhồi nhét thêm, sự cố chắc chắn xảy ra”.

Công nghệ pin cho tương lai

Trong thời gian dài, những nhà khoa học đã tìm kiếm công nghệ pin mới do nhận thức rằng công nghệ pin Lithium-ion sẽ đạt đến giới hạn. Có nhiều phát hiện triển vọng, nhưng chúng hiện đang ở trong giai đoạn thử nghiệm.

Theo Pocket-lint, nhà khoa học đã phát triển một loại tế bào nhiên liệu mới, cho phép sử dụng một lần sạc trong vòng một tuần. Công nghệ này kết hợp giữa thép không gỉ và lớp màng mỏng để giảm lượng nhiệt đốt ra tối thiểu, làm cho pin trở nên bền bỉ và có tuổi thọ cao hơn. Công nghệ này được kỳ vọng có thể tích hợp vào viên pin của Galaxy S8.

Công ty SolidEnergy Systems thuộc Viện công nghệ MIT (Mỹ) cũng đã thành công trong việc phát triển công nghệ pin mới mang tên lithium-metal. Mặc dù có kích thước tương đương với pin Lithium-ion, công nghệ mới này cho phép tăng gấp đôi tuổi thọ pin trong khi giảm kích thước xuống một nửa. Dự kiến, viên pin mới này sẽ được giới thiệu vào đầu năm 2017 cho smartphone.

Những năm qua, mặc dù các hãng điện thoại liên tục đua nhau giới thiệu nhiều tính năng hấp dẫn, công nghệ pin vẫn chưa có sự thay đổi đáng kể. Sự cố của Galaxy Note 7 có thể giúp họ nhận ra vấn đề quan trọng cần chú ý và đặc biệt là phát triển.

Theo VNExpress