So sánh pin li-ion và li-po: Tại sao hiện nay nên dùng pin Li-ion thay vì LiPo?

Trong bối hiện nay, pin lithium nhận được nhiều ưu ái là giải pháp năng lượng hiệu quả có nhiều ưu việt. Danh sách các loại pin li-ion khá dài và người tiêu dùng gần như “mất phương hướng” khi nhìn vào quá nhiều biến thể và không biết phải chọn lựa ra sao. Trong đó, Lithium polymer – hay còn gọi là LiPo- vốn chỉ là một nhánh của Li-ion đang được quan tâm trong những ứng dụng đặc biệt. Trong phạm vi bài này, chúng tôi phân tích lý giải các nguyên nhân tại sao li-ion vẫn chiếm ưu thế so với LiPo.

Pin Lithium Polymer Có một tên gọi nữa phù hợp với loại pin này hơn là “Pin túi” – Lithium pouch cell, do pin này không hề có polymer như cái tên của nó.

Năm 1995, pin túi ra mắt đã làm cả thế giới ngạc nhiên với một thiết kế mới đột phá. Các thanh dẫn điện được hàn vào các điện cực và được đưa ra bên ngoài trong khi vẫn được hàn kín. Pin dạng túi sử dụng không gian hiệu quả nhất và đạt hiệu suất đóng gói 90–95%, cao nhất trong các loại pin. Việc loại bỏ lớp vỏ kim loại giúp giảm trọng lượng, nhưng pin cần có chỗ để và việc tính toán khoảng không cho phép dãn nở trong ngăn chứa pin là điều bắt buộc. Pin dạng túi được sử dụng trong các ứng dụng tiêu dùng, quân sự và ô tô. Pin túi không có định dạng tiêu chuẩn; mỗi nhà sản xuất đều có thiết kế của riêng mình.

Pin túi đôi khi được làm với hóa chất đắt tiền được pha trộn cho ngành công nghiệp ô tô. Tuy nhiên, trong phạm vi bài viết này, chúng ta đề cập tới LiPo bán thương mại tiêu dùng đại trà trên thị trường.

Xem thêm: Phân loại pin li-ion theo hình dạng 

Ưu điểm của Pin LiPo:

• Tính linh hoạt về hình dạng: Tính linh hoạt này cho phép chúng phù hợp với các thiết kế đặc biệt hoặc các thiết bị cấu hình độc đáo.
• LiPo rất nhẹ: đặc tính này giúp chúng là ứng cử viên số 1 cho các ứng dụng cần cân nhắc về trọng lượng, ví dụ như máy bay drones hoặc các thiết bị điều khiển bằng sóng radio.
• Hệ số xả ấn tượng: Từ 20C~90C!  khiến chúng phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi giải phóng năng lượng nhanh, như máy bay không người lái đua và xe điều khiển từ xa.
• Thường có điện áp danh định cao (thường là 3,8V/cell) để hỗ trợ dòng điện cao trong thời gian dài hơn.
• Công suất riêng cao: Pin LiPo cung cấp mật độ công suất cao hơn một chút, nghĩa là chúng có thể cung cấp xả xung cao trong thời gian ngắn. Đặc điểm này rất có giá trị trong các tình huống cần đầu ra năng lượng cao ngay lập tức.
• Dễ lắp ráp: Việc hàn các cell LiPo vào nhau khá đơn giản, nên người dùng có thể tự hàn mà không cần nhiều hiểu biết về kỹ thuật. Tuy nhiên, việc này có mặt trái. Một người không lành nghề có thể hàn quá tay và nhiệt trên điện cực nhôm làm hỏng pin.

Các điểm trừ của LiPo

• Phồng: bất kỳ ai làm việc với LiPo đều biết rằng pin này bị phồng. Chuyện này xảy ra cả với những cell mới nếu sản xuất không tốt hoặc trong điều kiện lưu kho không đảm bảo. Nó cũng xảy ra với những cell vượt qua tất cả các bài test và đã bán cho khách hàng
• Không có hàng hãng loại A:  hầu như các nhà sản xuất công nghiệp hạng A đều không bán ra hàng tiêu dùng. Họ chủ yếu cấp cell định dạng trụ hoặc lăng trụ. Vì vậy, nếu bạn tìm kiếm cell túi của các hãng danh tiếng hầu như rất ít.
• Tuổi thọ ngắn nếu cell hoạt động trong công suất xả tối đa: Cell túi thường có hệ số xả trung bình là 30C, dùng được khoảng 50-100 chu kỳ, điều này là chấp nhận được đối với drone dùng giải trí hoặc cho người dùng cá nhân. Tuy nhiên, đối với nhiệm vụ công nghiệp hoặc quân sự, người ta cần loại cell ổn định và hoạt động đảm bảo trong một khoảng thời gian nhất định.
• Vấn đề về tản nhiệt: Cell túi có thiết kế đặc biệt, nên có hiện tượng nhiệt tập trung vào 1 khu vực, gây ra mất dung lượng và phồng.

Ưu điểm của Pin Lithium-Ion:

• Mật độ năng lượng cao: Pin Lithium-ion lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể so với kích thước và trọng lượng của chúng, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các thiết bị điện tử cầm tay và xe điện.
• Tuổi thọ: Chúng có tuổi thọ kéo dài với số chu kỳ sạc-xả cao, giúp giảm nhu cầu thay thế thường xuyên và giảm thiểu chất thải.
• Tính năng an toàn: Pin Li-ion được trang bị mạch bảo vệ và bộ điều khiển nhiệt, khiến chúng an toàn hơn và ít bị quá nhiệt hoặc đoản mạch hơn.
• Hiệu quả: Những loại pin này có tỷ lệ tự xả thấp hơn, nghĩa là chúng có thể giữ được điện tích trong thời gian dài hơn khi không sử dụng, khiến chúng trở thành lựa chọn tiết kiệm năng lượng.
• Tính linh hoạt: Pin Lithium-ion có thể được thiết kế để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, từ các cell nhỏ gọn cho điện thoại thông minh đến các bộ pin lớn cho xe điện, mang lại khả năng thích ứng với nhiều nhu cầu và thiết bị khác nhau.

 

Kết luận:

Tóm lại, trong khi pin lithium-pouch có những ưu điểm riêng, chúng tôi vẫn khuyên dùng li-ion vì các lý do sau:

1. Trình độ sản xuất công nghiệp tiên tiến: Với thực tế là các hãng lớn Samsung SDI, Panasonic, LG đã đạt được việc sản xuất cell trụ và lăng trụ công nghiệp phục vụ tiêu dùng với giá cạnh tranh, kiểm soát tốt được chất lượng và phân loại cell kỹ, có sự đồng nhất về điện áp và dung lượng. Điều này vô cùng quan trọng đối với hiệu suất lâu dài của khối pin.
2. Tuổi thọ: Pin Li-ion đã được chứng minh là bền hơn và lâu hơn pin LiPo do cấu trúc chắc chắn của các cell. Điều này thể hiện rõ hơn khi pin phải làm việc tăng ca liên tục.
3. Tính an toàn: Pin Li-ion có hồ sơ an toàn tốt đã được xác lập và được trang bị các tính năng như mạch bảo vệ BMS và kiểm soát nhiệt để giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt và đoản mạch. Trong khi đó, LiPo dễ bị phồng lên và có nguy cơ cháy nổ cao hơn nếu bị thủng, sạc quá mức hoặc bị hỏng. Nhiều cell LiPo không tuân thủ chỉ thị UL1604 về an toàn cell.

4. Quản lý nhiệt: Việc lắp ghép các cell hình trụ và lăng trụ của cell Li Ion giúp tản nhiệt đồng đều và có thể quản lý nhiệt hiệu quả hơn, đặc biệt quan trọng với nỗ lực làm mát hoặc làm nóng khối pin từ bên ngoài.
5. Khả năng xả tương thích: Cell trụ và lăng trụ của cell Li-ion có khả năng cung cấp các cách chia dòng và đặc biệt là khi xả dòng cao >100A như bạn thường thấy ở máy bay không người lái và xe điện hạng nhẹ.