Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
LỚP CAO HỌC HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ K.23

LỚP CAO HỌC HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ K.23

Tải bản đầy đủ - 0trang

MỤC LỤC

Trang

1. GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................................3

1.1. Lịch sử tìm ra pin..................................................................................................3

1.2. Tổng quan về các loại pin.....................................................................................7

1.2.1. Cấu tạo của một viên pin...................................................................................8

1.2.2. Phản ứng hóa học bên trong pin.........................................................................8

1.2.3. Khả năng sạc của pin.........................................................................................9

1.3. Giới thiệu về nguồn điện hóa học.........................................................................10

1.3.1. Điều kiện để hệ điện hóa trở thành nguồn điện hóa học....................................10

1.3.2. Các đại lượng đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng

của nguồn điện hóa học...............................................................................................13

2. PIN LITHI-ION.......................................................................................................14

2.1. Giới thiệu về pin Lithi-ion....................................................................................14

2.1.1. Lịch sử phát minh..............................................................................................14

2.1.2. Ứng dụng của pin Lithi-ion...............................................................................15

2.1.3. Các loại pin Lithi – ion......................................................................................15

2.1.4. Ưu và nhược điểm của pin Lithi-ion..................................................................26

2.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin Lithi-ion...............................................28

2.1.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin Lithi-ion............................................28

2.1.2. Nguyên tắc hoạt động của pin Lithi-ion.............................................................29

2.3. Chế tạo pin Lithi-ion.............................................................................................31

2.3.1. Vật liệu..............................................................................................................32

2.3.2. Sản xuất pin Lithi-ion........................................................................................32

2.3.3. Đường cong phóng điện.....................................................................................37

2.4. Quy trình sạc và xả pin.........................................................................................39

2.4.1. Tổng quan về quá trình sạc pin..........................................................................39

2.4.2. Vấn đề “sạc sâu” (Over-charging).....................................................................40

2.4.3. Xả pin Li-ion bị over-discharg (xả sâu).............................................................41

2.4.4. Vấn đề cân bằng cell (cell balancing)................................................................41

2



2.4.5. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sạc.....................................................43

2.5. Sử dụng pin Lithi-ion an toàn, hợp lý...................................................................43

2.6. Những nghiên cứu cải tiến trong pin Li-ion..........................................................45

2.6.1. Pin Lithi-ion cải tiến, tuổi thọ 20 năm...............................................................45

2.6.2. Pin nhạy cảm với nhiệt độ có thể ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ..........................45

2.6.3. Pin Nano............................................................................................................46

2.6.4. Pin Lithi-air.......................................................................................................46

2.6.5. Siêu tụ điện .......................................................................................................47

3. KẾT LUẬN.............................................................................................................49

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................51



3



BÁO CÁO VỀ

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PIN LITHI-ION

GIẢNG VIÊN: TS. TRẦN VĂN MẪN

NHÓM 1: BÙI NHẬT VŨ - TRẦN THỊ DIỄM TRANG

LỚP CAO HỌC HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ K23



1. GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Lịch sử tìm ra pin

Pin là nguồn năng lượng thông dụng cho nhiều thiết bị cá nhân, gia dụng cho đến các

ứng dụng công nghiệp. Có nhiều chủng loại, kích thước pin khác nhau tương ứng với rất nhiều

thiết bị tiêu thụ điện từ đồng hồ đeo tay, đồ chơi trẻ em, điện thoại di động, máy tính bảng đến

pin cỡ lớn dùng cho xe điện,... Pin đã, đang và sẽ là một công cụ lưu trữ năng lượng được sử

dụng phổ biến không chỉ trong hiện tại mà còn nhiều năm nữa trong tương lai.

Pin đã xuất hiện trong lịch sử nhân loại từ rất sớm. Năm 1938, nhà khảo cổ học

Wilhelm Konig đã phát hiện ra một vài chậu đất sét nung trông khá kì lạ khi ơng đang khai

quật ở Khujut Rabu, ngoại ơ Baghdad, Iraq ngày nay. Những chiếc bình dài khoảng 5 inch

(12.7 cm) có chứa một que sắt bao phủ bên ngồi bằng đồng có niên đại từ những năm 200

trước CN. Các kiểm tra cho thấy rằng những chiếc bình này trước kia có lẽ đã từng chứa

những hợp chất có tính axit như dấm hay rượu nho chẳng hạn. Vì vậy Konig tin rằng những

chiếc bình này có thể là những viên pin của thời cổ đại. Từ phát hiện này, các học giả đã mô

phỏng cấu tạo của chiếc bình và quả thực chúng có thể tạo ra điện. Những” pin điện Baghdad”

này có thể đã từng được dùng cho nghi lễ tôn giáo, chữa bệnh hay thậm chí là để mạ điện.

Vào năm 1799 nhà vật lý người Ý Alessandro Volta đã tạo ra viên pin đầu tiên bằng

cách xếp chồng các lớp kẽm, lớp bìa giấy hoặc vải đã thấm nước muối và bạc với nhau. Tuy

khơng phải thiết bị đầu tiên có thể tạo ra dòng điện nhưng lại là thứ đầu tiên có thể tạo ra dòng

điện lâu dài và ổn định. Tuy nhiên phát minh này của Volta tồn tại một số hạn chế. Chiều cao

của các lớp được xếp lên nhau bị hạn chế bởi khối lượng của chồng đĩa kim loại sẽ ép nước

muối chảy ra khỏi bìa giấy hoặc vải thấm. Các đĩa kim loại cũng có xu hướng bị ăn mòn nhanh

làm rút ngắn tuổi thọ của pin.

Đột phá tiếp theo trong công nghệ làm pin xuất hiện vào năm 1836 khi nhà hóa học

John Frederick Daniell phát minh ra pin Daniell. Trong những mẫu pin loại này đầu tiên, một

tấm đồng được đặt ở dưới đáy của một bình thủy tinh và đồng sulfate được đổ đầy đến nửa

bình. Sau đó, một tấm kẽm được treo trong bình, và thêm vào dung dịch kẽm sulfat. Bởi vì

dung dịch đồng sulfate có tỉ trọng lớn hơn sulfate kẽm, dung dịch kẽm nổi lên phía trên cùng

và bao quanh tấm kẽm. Dây điện nối với tấm kẽm được gọi là cực âm, trong khi một dây khác

nối với các tấm đồng là cực dương. Rõ ràng, cách sắp xếp này không phù hợp với thiết bị di

động như các loại đèn pin chẳng hạn nhưng với thiết bị tĩnh thì ngược lại, pin Daniel hoạt động

rất tốt. Trong thực tế, pin Daniell đã được sử dụng phổ biến để cấp điện cho chuông cửa điện

và điện thoại trước khi các máy phát điện được phát triển thành công.

Đến năm 1898, pin khô Colombia đã trở thành pin đầu tiên được thương mại hóa trên

lãnh thổ Hoa Kì. Nhà sản xuất, cơng ty National Carbon sau đó đã trở thành công ty Eveready,

hãng sản xuất ra thương hiệu pin Energiner danh tiếng.

4



Mãi cho tới năm 1932, Shlecht và Ackermann đã đạt được thành công trong việc cải

tiến pin NiCd với dòng điện mạnh và tuổi thọ cao. Giải pháp cải tiến của 2 nhà phát minh là

trang bị thêm những tấm vách ngăn các điện cực thành nhiều khoang. Năm 1947, George

Neumann tiếp tục hồn thiện mơ hình trên thông qua việc chế tạo thế hệ pin NiCd với nhiều

vách ngăn bên trong được hàn kín lại.

Nhiều năm sau đó, pin NiCd tiếp tục là loại pin duy nhất có thể sạc và di chuyển được.

Vào những năm 1990, vấn đề môi trường được quan tâm hàng đầu tại châu Âu và các nhà

khoa học bắt đầu chú ý đến pin NiCd do khả năng xử lý các hóa chất độc hại sau quá trình sử

dụng. Các đạo luật được ban hành nhằm hạn chế việc sử dụng các nguyên tố này và chuyển

sang sử dụng pin Nickel-Sắt Hydrid (NiMH) thân thiện với môi trường hơn. Dù vậy, tương tự

như pin NiCd, pin NiMH vẫn chưa thật sự đạt được hiệu quả như mong đợi và các nhà nghiên

cứu vẫn tiếp tục phát triển nên một thế hệ pin ưu việt hơn. Đây chính là bàn đạp tạo tiền đề cho

sự ra đời của pin Lithi-ion (Li-ion).

Bảng 1: Tóm tắt các cột mốc quan trọng có liên quan đến quá trình phát triển của pin



5



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

LỚP CAO HỌC HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ K.23

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×