Ưu điểm của pin Li-ion

So với các loại pin thứ cấp năng lượng cao khác như pin Ni-Cd, pin Ni-MH, pin axit chì, v.v.Li-ionPin có những lợi thế đáng kể về hiệu suất, điều này chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau.

(1) Điện áp làm việc cao

Sử dụng các hợp chất xen kẽ lithium chứa cacbon như than chì hoặc than cốc dầu mỏ thay vì lithium kim loại làm điện cực âm sẽ làm giảm điện áp của pin. Tuy nhiên, do khả năng xen kẽ lithium thấp nên tổn thất điện áp có thể được giảm thiểu. Đồng thời, việc chọn hợp chất xen kẽ lithium thích hợp làm điện cực dương của pin và chọn hệ thống điện phân thích hợp (xác định cửa sổ điện hóa của bộ pin lithium ion) có thể làm cho bộ pin lithium ion có điện áp làm việc cao hơn (- 4V), cao hơn nhiều so với pin hệ thống nước.

(2) Công suất riêng lớn

Mặc dù việc thay thế lithium kim loại bằng vật liệu cacbon sẽ làm giảm dung lượng riêng khối lượng của vật liệu, nhưng trên thực tế, để đảm bảo tuổi thọ nhất định của pin thứ cấp lithium kim loại, lithium kim loại âm thường vượt quá ba lần. Mức giảm thực tế về công suất riêng theo khối lượng là không lớn và mức giảm về công suất riêng theo khối lượng là rất ít.

(3) Mật độ năng lượng cao

Điện áp hoạt động và dung lượng riêng thể tích cao hơn xác định mật độ năng lượng cao hơn của pin lithium-ion thứ cấp. So với pin Ni-Cd và pin Ni-MH được sử dụng rộng rãi hiện nay, pin lithium-ion thứ cấp có mật độ năng lượng cao nhất và vẫn có tiềm năng phát triển lớn.

(4) Hiệu suất an toàn tốt và tuổi thọ dài

Lý do khiến pin sử dụng lithium kim loại làm cực dương không an toàn là do cấu trúc điện cực dương của pin lithium ion thay đổi và hình thành dendrite xốp. Nó có thể xuyên qua dải phân cách và gây đoản mạch bên trong, pin lithium-ion không gặp phải vấn đề này và rất an toàn. Để ngăn chặn sự hiện diện của lithium kim loại trong pin, cần kiểm soát điện áp trong quá trình sạc. Để bảo hiểm, pin lithium-ion được trang bị nhiều thiết bị an toàn. Pin lithium-ion không có bất kỳ thay đổi cấu trúc nào trong quá trình xen kẽ và khử xen kẽ của các ion lithium trên cực âm và cực dương trong quá trình sạc và xả (sẽ có một số sự giãn nở và co lại của mạng trong quá trình xen kẽ và khử xen kẽ), và bởi vì hợp chất xen kẽ mạnh hơn lithium kim loại. Nó ổn định hơn và không hình thành các sợi nhánh lithium trong quá trình sạc và xả, nhờ đó cải thiện đáng kể hiệu suất an toàn của pin và tuổi thọ của chu trình cũng được cải thiện đáng kể. Pin lithium-ion lần lượt bị Cục Vận tải Hàng hóa Nguy hiểm của Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ và IAIT (Hiệp hội Hàng không và Vận tải Quốc tế) loại trừ khỏi danh mục hàng hóa nguy hiểm vào năm 1989 và 1990.

(5) Tốc độ tự xả nhỏ

Bộ pin lithium-ion sử dụng hệ thống điện phân không chứa nước và vật liệu carbon xen kẽ lithium không ổn định về mặt nhiệt động trong hệ thống điện phân không chứa nước. Trong quá trình sạc và phóng điện đầu tiên, một màng xen kẽ chất điện phân rắn (SEI) sẽ được hình thành trên bề mặt của điện cực âm carbon do sự khử của chất điện phân, cho phép các ion lithium đi qua nhưng không phải là các electron và cho phép điện cực hoạt động vật liệu có trạng thái điện tích khác nhau đi qua. Ở trạng thái tương đối ổn định, nó có tốc độ tự phóng điện thấp.

(6) Sạch sẽ và không ô nhiễm

Bộ pin lithium-ion không chứa các chất độc hại như chì, tài lộc, thủy ngân,… Đồng thời, do pin phải được bọc kín nên rất ít khí thoát ra trong quá trình sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường. Dung môi dùng để hòa tan chất kết dính trong quá trình sản xuất cũng có thể được thu hồi hoàn toàn. Sony và các công ty sản xuất pin lithium-ion quy mô lớn khác đã bắt đầu tái chế pin lithium-ion và tái chế vật liệu (chẳng hạn như máy khoan kim loại, v.v.) từ năm 1997. Ngoài ra, vào năm 1996, pin lithium-ion của Sony được chứng nhận tuân thủ tiêu chuẩn môi trường quốc tế IS014001 [71O

(7) Hiệu suất dòng điện cao

Không giống như bất kỳ loại pin thứ cấp nào trước đây có hệ thống chứa nước, pin lithium-ion không tạo ra khí trong quá trình sạc và xả thông thường và hiệu suất hiện tại gần 100%. Đặc tính này đặc biệt thích hợp để sử dụng làm pin để lưu trữ và chuyển đổi năng lượng.