Các thông số đọc hiểu pin lithium

Pin được phân biệt bởi ba đặc điểm chính: thành phần hóa học, điện áp và dung lượng. Pin khởi động cũng cung cấp dòng điện khởi động nguội – cold cranking amps (CCA), hay còn gọi là khả năng cung cấp dòng điện cao ở nhiệt độ lạnh.

Thành phần hoá học:

Các chất hóa học phổ biến nhất trong pin là chì, niken và lithium và mỗi loại đi theo bộ sạc riêng. Việc sạc pin bằng bộ sạc được thiết kế cho một loại hóa chất khác lúc đầu có thể hiệu quả nhưng có thể không dừng sạc được khi tới ngưỡng. Khi vận chuyển, thiêu hủy, cần xem xét kỹ lưỡng hóa chất pin do luật pháp lý hiệu chỉnh mỗi loại pin là khác nhau.

Điện áp định danh (Voltage)

Pin được phân loại dựa trên điện áp danh định; tuy nhiên, điện áp hở mạch – open circuit voltage (OCV) khi pin được sạc đầy cao hơn 5–7%. Thành phần hóa học và số lượng cell pin mắc nối tiếp là tiêu chí quyết định thông số OCV. Điện áp mạch kín (CCV) là điện áp hoạt động của pin. Hãy nhớ luôn kiểm tra điện áp danh định chính xác trước khi kết nối pin.

Dung lượng định danh (norminal capacity)

Dung lượng thể hiện năng lượng cụ thể tính bằng ampe-giờ (Ah). Ah là dòng xả mà pin có thể cung cấp theo thời gian. Bạn có thể lắp pin có Ah cao hơn mức chỉ định và sử dụng được lâu hơn; tương tự, nếu lắp pin có Ah nhỏ hơn thì nó sẽ chạy được ít thời gian hơn. Các loại sạc cũng cho phép dung sai nhất định với thông số Ah (miễn là cùng điện áp và thành phần hóa học); đơn giản pin lớn hơn sẽ mất nhiều thời gian sạc hơn so với pin nhỏ hơn, nhưng chênh lệch Ah không nên vượt quá 25%. Ắc quy khởi động ở Châu Âu được ký hiệu với thông số Ah; ở Bắc Mỹ người ta sử dụng Công suất dự trữ (RC). RC phản ánh thời gian xả tính bằng phút ở mức xả 25A.

Thông số cold cramking amps (CCA)

Pin khởi động, còn được gọi là SLI (khởi động bằng tia lửa) được đánh dấu bằng thông số CCA. Con số này cho biết dòng điện tính bằng ampe mà pin có thể cung cấp ở –18°C (0°F). Tiêu chuẩn của Mỹ và châu Âu hơi khác nhau.

Năng lượng riêng – specific energy, mật độ năng lượng – energy density

Năng lượng riêng được xác định bằng dung lượng pin tính theo trọng lượng (Wh/kg); mật độ năng lượng, phản ánh dung lượng trên khối (Wh/l). Ví dụ, những ứng dụng yêu cầu thời gian chạy dài ở mức tải vừa phải cần được tối ưu hóa để có năng lượng riêng cao; khả năng cung cấp tải dòng điện cao có thể bị bỏ qua.

Công suất riêng – Specific power

Công suất riêng, hay mật độ công suất theo trọng lượng, biểu thị khả năng tải. Pin dành cho máy công cụ được chế tạo để có công suất riêng cao và bù lại, có năng lượng riêng thấp hơn. Hình 1 minh họa mối quan hệ giữa năng lượng riêng (nước trong chai) và công suất riêng (mở vòi).

Mối liên hệ giữa năng lượng riêng và công suất riêng

Hình 1: Mối liên hệ giữa năng lượng riêng và công suất riêng.

Nước trong chai tượng trưng cho năng lượng riêng (dung lượng); còn vòi nước chi phối công suất (tải).

Ví dụ: Pin AA có thể có năng lượng riêng cao nhưng công suất riêng kém, là  trường hợp của pin alkaline;  hoặc năng lượng riêng thấp nhưng công suất riêng cao như với “supercapaciator”.

Độ phóng đại C

Tốc độ C hiệu chỉnh tốc độ sạc hoặc xả của pin. Ở 1C, pin sẽ sạc và xả ở dòng điện ngang bằng với dung lượng định mức Ah. Ở 0,5C, dòng điện giảm một nửa và thời gian pin cấp điện tăng gấp đôi. Ở 0,1C, dòng điện chỉ bằng 1/10 và thời gian pin cấp điện gấp 10 lần.

Tải trọng

Tải xác định dòng điện mà thiết bị nhận được từ pin. Điện trở của pin và trạng thái sạc (SoC) suy giảm sẽ khiến điện áp giảm khi pin xả, cho tới định mức xả cuối cùng thì dừng lại. Công suất xả của dòng điện được đo bằng watt (W); còn năng lượng là công của dòng điện pin phóng ra khi tiêu thụ theo thời gian được đo bằng watt-giờ (Wh).

Trạng thái sạc (SoC)

SoC phản ánh mức sạc pin; đây là thông số quen thuộc với người dùng pin. Đồng hồ hiển thị SoC có thể tạo ra cảm giác an toàn giả vì pin tốt hay pin chai, đều hiển thị 100% khi được sạc đầy.

SoC đôi khi được chia thành:

Trạng thái sạc tuyệt đối (ASoC), khả năng sạc theo mức quy định khi pin mới

Tình trạng sạc tương đối (RSoC),  thể hiện khả năng sạc khi đã tính toán tới hao phí mất dung lượng

Lưu ý: Trừ khi được đề cập khác, RSoC đồng nghĩa SoC.

Trạng thái hoạt động (SoF)

SoF phản ánh mức độ sẵn sàng hoạt động của pin bằng cách quan sát trạng thái sạc tương quan với dung lượng khả dụng. Thông số này có thể được đo được bằng thiết bị chuyên dụng tên là tri-state fuel gauge (chúng tôi sẽ viết một bài riêng về thiết bị này), trong đó dung lượng có thể được sử dụng được thể hiện bằng năng lượng được lưu trữ dưới dạng RSoH, phần có thể sạc lên được sẽ biểu thị là trống, và phần dung lượng không sử dụng được sẽ ở dạng hỏng. Người ta hiếm khi bán thiết bị này do các nhà sản xuất sợ vấn đề bảo hành hàng loạt. Một số thiết bị có in code để người có thẩm quyền có thể đọc được SoF.

Hình ảnh bên dưới thể hiện xuất sắc các thông số về “sức khỏe” của pin.

Định nghĩa

ASoH: Absolute state of health

SoH: state of health

ASoC: absolute state of  charge.

RSoC: relavite state of charge.