Về mặt lý thuyết, một viên pin hoàn hảo cần hội tụ đủ bốn yếu tố sau đây một cách đồng đều:

• Thời gian sử dụng dài
• Hiệu năng cao
• Giá cả hợp lý
• Thân thiện với môi trường

Trên thực tế, mặc dù các loại pin không được hoàn hảo như vậy, nhưng các nhà sản xuất vẫn không ngừng cải tiến để hướng tới 4 mục tiêu trên. Bài viết này sẽ giới thiệu cho bạn một số lời khuyên cơ bản về các loại pin và sau đó là các phân tích sâu hơn về từng loại, giúp bạn nắm được các thông tin hữu ích để có thể sử dụng pin sao cho hiệu quả hơn. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các thiết bị sạc di động năng lượng mặt trời mới nhất, xin mời tìm đọc WETREKOLOGY – Thiết bị sạc năng lượng mặt trời và Nguồn năng lượng di động.  

NHỮNG LỜI KHUYÊN VỀ PIN

1. Pin Niken hiđrua kim loại (NiMH) là một trong những loại pin sạc tốt nhất. Loại pin này có giá trị sử dụng lâu dài cho các thiết bị thu GPS, đèn đeo trán và đèn xe đạp. Đây cũng là một sự lựa chọn tốt cho các thiết bị gia dụng nhỏ sử dụng thường xuyên hoặc liên tục (ví dụ như đồ chơi) và các thiết bị “ngốn pin” như máy ảnh kĩ thuật số.

2. Pin NiMH sạc trước là loại pin sạc tốt nhất hiện nay. Loại pin này còn được biết đến dưới cái tên pin “lai” (hybrid), pin “sẵn sàng sử dụng” (ready-to-use) hoặc pin “tự xả thấp” (low self-discharge). Chi tiết về hai loại pin này được đề cập ở phần sau trong bài viết này.  

3. Pin dùng một lần đặc biệt thích hợp để làm pin dự phòng. Loại pin này có khả năng bảo toàn năng lượng hàng năm trời, luôn sẵn sàng sử dụng và có dung lượng lớn. Pin lithium đắt đỏ có công năng sử dụng cực cao (đặc biệt trong thời tiết lạnh), nhưng bạn nên nhớ đọc kĩ hướng đẫn sử dụng của thiết bị trước khi dùng với loại pin này. Pin lithium (3V một viên) có thể gây quá tải một số thiết bị (nhất là đèn đeo trán) và gây chập mạch. Trong khi đó, pin kiềm là thiết bị có độ tin cậy cao, phù hợp với bất cứ thiết bị nào. Cụ thể, đối với một thiết bị GPS, loại pin này có thời gian hoạt động liên tục khoảng 2 ngày. Nhược điểm lớn nhất của loại này là: 1) chóng hết pin khi dùng trong máy ảnh kĩ thuật số và 2) phải thay pin khi pin hết.

4. Không có loại pin nào là hoàn hảo. khi số lần sạc xả nhiều lên, dung lượng của pin sạc giảm dần đều. Không có loại pin sạc nào có tuổi thọ vĩnh cửu, tuy nhiên thời hạn sử dụng của loại pin này có thể tính bằng năm. Trong khi đó, pin dùng một lần rất tiện sử dụng và độ tin cậy cao, nhưng về lâu về dài là tốn tiền hơn vì người dùng phải thay pin không ngừng. Thêm vào đó, hàng năm có hàng tỉ viên pin bị vứt vào các bãi rác vì người sử dụng không biết rằng loại pin đó có thể tái chế được, hoặc có thể họ không muốn làm điều đó.

5. Không thể ước tính được hiệu suất của pin. Có rất nhiều yếu tố – ví dụ như loại thiết bị sử dụng, tần suất hoặc cường độ sử dụng năng lượng, tuổi của pin – gây khó khăn cho việc dự đoán hiệu suất hoạt động của một viên pin. Hãy nhớ rằng kết quả thực tế có thể có sai khác nhất định.

6. Pin đang được cải tiến không ngừng. Cũng giống như các thiết bị vi điện tử, những loại pin đang được bán đại trà ngày nay có thể tuyệt chủng trong tương lai. Một số công nghệ của tương lai: pin nhiên liệu, polymer lớp mỏng và pin được cải tiến bởi công nghệ nano.

7. Nên cân nhắc sử dụng thiết bị sạc pin mặt trời. Các thiết bị chuyển đổi năng lượng không ngừng được cải tiến này có khả năng cung cấp một nguồn năng lượng vừa phải cho các thiết bị của bạn mỗi ngày trong những chuyến đi dài ngày tới những nơi tận cùng của thế giới.

CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ PIN

Pin là nguồn dự trữ năng lượng di dộng. Khi kích hoạt, pin cung cấp (xả) một dòng điện năng. Lịch sử của pin bắt đầu từ năm 1800 khi nhà vật lý học người Italia Alessandro Volta phát minh ra “pin volta” – một xấp giấy thấm chứa đầy hỗn hợp bạc và kẽm. Năm 1896 Công ty Carbon Quốc gia (sau này trở thành Eveready, sau đó là Energizer) là công ty đầu tiên sản xuất pin đại trà: loại pin khô Columbia 1,5 volt. Mỗi viên pin thời đó dài tới 15 cm.  

Các thiết bị vi điện tử hiện đại như đèn đeo trán, thiết bị thu GPS được cấp năng lượng bởi pin khô, như loại pin AA hình trụ mà ai cũng biết. Loại pin này có thể là pin dùng một lần hoặc pin sạc. Theo thuật ngữ chuyên ngành, pin dùng một lần được goi là pin  chính (primary). Pin sạc được gọi là pin phụ (secondary).  

Một viên pin khô có cực âm và cực dương. Các lớp bên trong (điện cực) gồm có cathode (kết nối cực dương) và anode (kết nối cực âm). Hai bên được ngăn bởi một lớp rào chắn gọi là “lớp phân tách” (Ghi chú kĩ thuật: trong pin sạc, cathode và anode đảo cực khi sạc).

 

Trong pin kiềm dùng một lần, cathode thường là bột mangan dioxide (đôi lúc được trộn với graphite). Anode làm từ kẽm. Trong pin sạc hình ống thì thành phần chủ yếu lại là nickel và nhiều loại hợp kim khác.  

Tất cả các loại pin đều có chứa một vài loại chất điện phân – loại vật chất dẫn điện (cho dòng electron đi qua) giữa hai cực pin. Các phương tiện cơ giới sử dụng ắc quy ướt dùng chất điện phân lỏng. Trong pin khô, chất điện phân có dạng keo hoặc gel.  

Khi pin được kích hoạt, chất điện phân, cathode và anode tương tác và phản ứng hóa học (chủ yếu là oxy hóa) xảy ra. Các ion (mang điện tích dương) và electron (mang điện tích âm) di chuyển qua chất điện phân, thoát ra ngoài cực âm và cung cấp năng lượng cho các thiết bị như đèn đeo trán (thiết bị tải) hoạt động.  

Theo thời gian, các hóa chất trong pin suy giảm dần và phản ứng yếu dần, và cuối cùng không thể duy trì điện tích nữa. Khi đó viên pin được coi là “chết”.  

Hỗn hợp hóa chất trong pin khô hướng tới việc thỏa mãn tổ hợp 4 tiêu chuẩn của một viên pin “lý tưởng” – thời gian sử dụng dài, hiệu suất cao, giá thành hợp lý và thân thiện với môi trường. Có một thực tế rất khó chịu về thời lượng pin hiện nay đó là sự tiến bộ trong công nghệ sản xuất pin không thể bắt kịp được với tốc độ phát triển như vũ bão (kèm theo đó là yêu cầu ngày một lớn về công suất) của các thiết bị vi điện tử.  

Trong thời gian chờ đợi loại pin hoàn hảo được phát minh, mời bạn xem lại danh sách các loại nguồn năng lượng di động hiện đang có trên thị trường:

PIN DÙNG MỘT LẦN

1. Pin kiềm. Đây là loại pin được sử dụng phổ biến nhất chứa chất điện phân kiềm, thường là KOH  

Điện áp danh nghĩa (lực “đẩy” electron trong một viên pin): 1,5 (tuy nhiên con số này giảm dần xuống còn dưới 1 V trong quá trình sử dụng)

Tuổi thọ bào quản ước tính (tại 68°F/20°C): 5-7 năm

Sử dụng tốt nhất: thiết bị “ít ngốn pin” như đèn đeo trán LED, đèn pin LED, đồ chơi, các thiết bị điều khiển từ xa, đồng hồ, đài phát thanh, thậm chí các thiết bị tốn pin vừa phải như bóng đèn dây tóc. Có thể sử dụng trong các thiết bị tốn nhiều pin (máy ảnh kĩ thuật số), tuy nhiên thời lượng pin sẽ giảm nhanh. Tại sao ư? Ngay cả khi pin kiềm có dung lượng ban đầu lớn, các thiết bị tốn nhiều pin sẽ nhanh chóng hút hết năng lượng của pin. Như đã nói ở trên, khi dùng cho một thiết bị thu GPS thì loại pin này thường có thời gian sử dụng liên tục 2 ngày, hoặc nhiều ngày khi sử dụng ngắt quãng.  

Ưu điểm: 

• Giá cả vừa phải
• Phổ biến
• Ước tính có dung lượng nhiều hơn pin kẽm chloride (pin hiệu năng cao “heavy-duty”) hoặc pin kẽm carbon đã lỗi thời khoảng 300%.

Nhược điểm: Có chu kì sử dụng-vứt bỏ-thay thế lặp đi lặp lại. Phần lớn kết thúc vòng đời ở các bãi rác.  

Chú ý: Vẫn có loại pin kiềm sạc được, nhưng loại này thường chỉ có thể sạc được vài lần. Loại pin này được xem là một thất bại về mặt công nghệ.

2. Lithium. Lithium là loại kim loại đặc biệt nhẹ, cho phép pin lithium có được mật độ năng lượng cao nhất trong số các loại pin. Do đó loại pin này có dung lượng lớn hơn pin kiềm hay bất cứ pin dùng một lần nào có kích thước tương đương. CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG: loại pin này có điện áp cao hơn, do đó có thể gây quá tải với một số thiết bị và có thể gây chập mạch. Đọc kĩ hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất về loại pin phù hợp cho từng sản phẩm.  

Điện áp danh nghĩa: 3 (tuy nhiên con số này giảm dần trong quá trình sử dụng)

Tuổi thọ bào quản ước tính (tại 68°F/20°C): 10-15 năm

Sử dụng tốt nhất: thiết bị “ngốn pin” (máy ảnh kĩ thuật số) và phần lớn (nhưng không phải tất cả) các thiết bị vi điện tử tốn ít pin. Loại pin này quá mạnh cho một số thiết bị như đèn đeo trán.  

Ưu điểm: 

• Thời gian sử dụng dài nhất trong số các loại pin dùng một lần; trong máy ảnh kĩ thuật số, pin lithium theo lý thuyết có thể chụp được 100-200+ ảnh flash, còn pin kiềm là 20-40+
• Tính năng sử dụng vượt trội trong điều kiện thời tiết lạnh (đặc biệt là nhiệt độ âm) và thời tiết nóng.
• Ước tính có dung lượng nhiều hơn pin kẽm chloride (pin hiệu năng cao “heavy-duty”) hoặc pin kẽm carbon đã lỗi thời khoảng 300%.
• Thời gian bảo quản dài hơn
• Trọng lượng nhẹ nhất.

Nhược điểm:

• Đắt hơn
• Điện áp cao hơn có thể làm hỏng một số thiết bị. Đọc kĩ hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất cho từng sản phẩm để biết được có dùng được pin lithium hay không.

Chú ý: Sự khác biệt giữa pin lithium và lithium-ion là gì? Pin lithium không sạc được. Pin lithium-ion thì sạc được.

3. Pin Hiệu năng cao (Heavy Duty) hay Pin Thông thường (General Purpose). Hai loại này là tổ tiên của pin kiềm. Chất điện phân được sử dụng là kẽm chloride (pin hiệu năng cao) hoặc kẽm carbon (pin thông thường).

Điện áp danh nghĩa: 1,5 V cho pin AA (tuy nhiên con số này giảm dần xuống còn dưới 1 V trong quá trình sử dụng)

Tuổi thọ bào quản ước tính (tại 68°F/20°C): 3-5 years

Sử dụng tốt nhất: đồng hồ hoặc các thiết bị tốn ít pin, sử dụng ít tương tự  

Ưu điểm: Rẻ

Nhược điểm:

• Thời gian sử dụng ngắn nhất trong số các loại pin
• Không khuyến khích sử dụng trong các thiết bị điện tử ngoài trời trong thời gian dài.

PIN SẠC

1. Niken Hiđrua kim loại (NiMH). Giống như tên gọi, một viên pin NiMH bao gồm:  

• Nickel (thường là Nickel hydroxide; dùng làm cathode/cực dương)
• Hợp kim (hỗn hợp của nhiều kim loại hoặc kim loại trộn với các nguyên tố khác; dùng làm anode/cực âm)
• KOH (một chất kiềm) làm chất điện phân

Pin NiMH đã thay thế pin nickel cadimium (NiCd) trở thành pin sạc được ưa chuộng. Loại pin này có dung lượng cao hơn (lên tới hơn 50%) so với pin NiCd và không độc hại như cadimi.  

Điện áp: 1,2 (điện áp hầu như ổn định trong suốt một chu kì sử dụng, giảm xuống còn 1,1 trước khi hết hẳn)

Số chu kì sạc xả ước tính: 150 đến 500, có thể nhiều hơn hoặc ít hơn.

Tỉ lệ tự xả: tiêu hao 1% (hoặc hơn) năng lượng dự trữ một ngày, gần 40% một tháng.

Bảo trì: sạc lại pin bất cứ khi nào dung lượng pin xuống còn dưới 30-50% dung lượng tối đa. Nếu không sử dụng, nên sạc lại pin 1-2 tháng một lần. Hoạt động tốt nhất trong thời gian dài nếu sử dụng thường xuyên. Sau nhiều tháng hoặc nhiều năm không sử dụng, pin NiMH cần có một số chu kì sạc xả “làm tươi” (một tùy chọn có trên một số loại sạc “thông minh”) để có thể phục hồi khả năng sử dụng.

Bảo quản: bảo quản trong trạng thái sạc đầy tại 60°F/15.5°C.

Sử dụng tốt nhất: các thiết bị tốn pin nhiều (máy ảnh kĩ thuật số, đèn flash) hoặc các thiết bị sử dụng trong thời gian dài hoặc liên tục (thiết bị thu GPS). Không nên sử dụng cho các thiết bị hiếm khi dùng hoặc không kiểm tra thường xuyên như máy phát hiện khói hoặc đèn pin trong bộ dụng cụ cấp cứu.  

Ưu điểm: 

• Cung cấp năng lượng một cách đều đặn hơn so với pin dùng một lần – ví dụ, đèn đeo trán dùng pin kiềm ban đầu sáng mạnh sau đó tối dần. Với pin NiMH, cường độ sáng ổn định vì điện áp không đổi trong suốt quá trình sử dụng.
• Cung cấp dòng điện (dòng electron) mạnh hơn so với pin kiềm, tăng hiệu suất hoạt động khi sử dụng trong các thiết bị tốn nhiều pin.
• Dung lượng pin lớn hơn pin NiCd lên tới 50%
• Không có hiện tượng “chai pin” đáng kể (sẽ giải thích sau) như pin NiCd
• Hoạt động tốt trong môi trường thời tiết lạnh
• Về dài hạn dùng pin NiMH kinh tế hơn pin dùng một lần
• Có thể tái chế

Nhược điểm:

• Tỉ lệ “tự xả” khá nhanh (tiêu hao năng lượng khi không sử dụng) – pin NiMH không sử dụng có thể tiêu hao 1-5% năng lượng trong một ngày, 30-40% trong một tháng (có thể nhiều hơn trong điều kiện môi trường ấm áp)
• Không nên bảo quản ở nơi ấm áp (ảnh hưởng tới tuổi thọ)
• Chi phí ban đầu khá đắt đỏ
• Phải sạc trước khi sử dụng lần đầu tiên
• Số chu kì sạc xả ít hơn pin NiCd
• Cần phải sạc 1-2 tháng một lần
• Dung lượng pin giảm từ 10-15% sau hơn 100 lần sạc xả
• Hiệu suất sử dụng có thể giảm sút nếu đánh rơi hoặc bị va chạm mạnh

Chú ý: Sử dụng tốt nhất khi sạc bằng “sạc thông minh” thiết kế riêng cho pin NiMH. Một số sạc chuyên dụng có thể sạc đầy pin NiMH trong vòng 15 phút. Một pin NiMH tiên tiến có thể sạc bằng cách cắm vào cổng USB của máy tính.

2. Pin NiMH sạc trước. Còn được gọi là pin “lai” (hybrid), pin “sẵn sàng sử dụng” (ready-to-use) hoặc pin “tự xả thấp” (low self-discharge), loại pin NiMH này đã được sạc trước nên có thể sử dụng ngay. Loại pin này có tỉ lệ tự xả rất thấp (tiêu hao năng lượng khi không sử dụng), khiến cho đây là loại pin tốt nhất trong số các pin sạc hình trụ (pin AA, AAA, C và D).  

Điện áp: 1,2 (điện áp hầu như ổn định trong suốt quá trình sử dụng)

Số chu kì sạc xả ước tính: 150 đến 500, có thể nhiều hơn.

Tỉ lệ tự xả: Tốt hơn rất nhiều so với pin NiMH thông thường, gần 10-20% trong vòng 6 tháng.

Bảo trì: Khi không sử dụng, pin nên được sạc lại 6-9 tháng một lần. Sử dụng tốt nhất khi dùng thường xuyên.

Sử dụng tốt nhất: các thiết bị tốn nhiều điện (máy ảnh kĩ thuật số, đèn flash) hoặc các thiết bị tốn điện vừa phải sử dụng trong thời gian dài hoặc liên tục (thiết bị thu GPS). Tỉ lệ tự xả thấp khiến cho loại pin này cũng phù hợp cho máy phát hiện khói, tuy nhiên pin cần được sạc lại 6 tháng 1 lần để tối ưu năng lượng.  

Ưu điểm: tương tự NiMH, cộng thêm:

• Có thể dùng ngay sau khi mua về
• Tỉ lệ tự xả thấp hơn rất nhiều so với pin NiMH thông thường (khiến cho loại pin này là sự lựa chọn xuất sắc cho đèn đeo trán hoặc bất cứ thiết bị nào sử dụng trong vòng một tuần sau đó không đụng đến hàng tháng sau đó)

Nhược điểm:

• Chi phí ban đầu khá đắt đỏ
• Có số chu kì sạc xả ít hơn pin NiCd
• Dung lượng pin giảm từ 10-15% sau vài trăm lần sạc xả.

3. Nickel Cadimium (NiCd). Đây là tổ tiên của pin NiMH, có chứa cadimium, một chất cực kì độc hại.  

Điện áp: 1,2 (điện áp hầu như ổn định trong suốt quá trình sử dụng)

Sử dụng tốt nhất: các công cụ điện, bộ đàm hai chiều, điều kiện nhiệt độ cao.

Số chu kì sạc xả ước tính: lên tới 1500 lần.

Tỉ lệ sạc xả: tiêu hao 1% năng lượng (hoặc nhiều hơn một ngày), gần 40% một tháng.

Bảo trì: khi không sử dụng, nên được xả hết và sạc lại 2-3 tháng một lần. Hiệu suất tốt nhất trong thời gian dài nếu sử dụng thường xuyên.

Bảo quản: Bảo quản khi xả hết tại 60°F/15.5°C. Sạc lại trước khi sử dụng lần tiếp theo.  

Ưu điểm:

• Rẻ hơn so với pin NiMH.
• Số chu kì sạc xả nhiều hơn.
• Bền bỉ
• Tỉ lệ tự xả trung bình (khoảng 20% một tháng)

Nhược điểm:

• Chứa chất độc hại nặng (cadimium)
• Dung lượng ít hơn pin NiMH (thường ít hơn khoảng 50%)
• Hay bị “chai pin”, dẫn tới thời gian sử dụng ngắn hơn (một lỗi có thể khắc phục bằng việc sạc xả hoàn toàn 2, 3 lần hoặc nhiều hơn)

4. Lithium-ion. Loại pin này chưa được phổ biến rộng rãi đối với thiết kế pin hình trụ AA, AAA, C hay D, nhưng các chuyên gia về pin cho biết sẽ sớm có sự thay đổi trong tương lai gần. Pin lithium-ion hiện nay thường được thấy dưới dạng thỏi, khối hoặc bộ pin. Loại pin này được sử dụng nhiều trong điện thoại di động, máy ảnh DSLR, máy vi tính, máy quay phim và các thiết bị điện tử gia dụng khác.  

Điện áp: 3,6 (với một số biến thể khác)

Số chu kì sạc xả ước tính: 500 đến 1000+

Tỉ lệ tự xả: Rất thấp, nhưng tuổi thọ mới là vấn đề chính của pin Li-ion. Ngay cả khi không sử dụng, loại pin này cũng bị giảm dung lượng theo thời gian. Mức độ giảm tùy thuộc vào kích cỡ và đặc tính của pin.

Bảo trì: nên sạc pin thường xuyên (ngay cả khi mới xả được 10-20% dung lượng). Việc sạc quá mức pin Li-ion là gần như không thể, vì loại pin này được thiết kế để ngừng nhận năng lượng khi đã sạc đầy. Sạc lại pin mỗi lần pin xuống 50% dung lượng. Tuy nhiên nếu để pin kiệt hoàn toàn thì cũng không gây ra thiệt hại nào cho pin.

Bảo quản: Bảo quản tại nhiệt độ 60°F/15.5°C, hoặc là sạc đầy hẳn hoặc là đầy ½ (vẫn đang còn nhiều tranh cãi về vấn đề này)

Sử dụng tốt nhất: laptop, máy quay phim (một số máy quay sử dụng pin NiMH), điện thoại di động, máy ảnh DSLR, đèn xe.  

Ưu điểm: Có tỉ lệ tự xả thấp nhất (ít hơn 10% một tháng) trong số các pin sạc.

Nhược điểm:

• Đắt hơn
• Ngay cả khi không dùng thì chất lượng pin cũng ảnh hưởng theo thời gian

5. Kiềm. Pin kiềm sạc có tồn tại, nhưng khi những hạn chế của loại pin này được nhiều người biết đến thì chúng nhanh chóng bị rơi vào quên lãng. Loại pin này chỉ có khả năng sạc xả rất hạn chế (từ 10 đến 12 lần) trước khi hết khả năng sử dụng. Giá thành của loại pin này cũng khá đắt đỏ. Chúng tôi cho đây là một thiết kế thất bại và không nhập loại pin này.

6. Pin N. Được thiết kế dành cho các thiết bị siêu nhỏ. Có cả loại dùng một lần và pin sạc với điện áp từ 1,2 - 1,5 V  

Ưu điểm: Nhỏ và nhẹ

Nhược điểm: Dung lượng hạn chế, cần thay pin thường xuyên hơn.

NHỮNG CÂU HỎI VỀ PIN SẠC

Q: Tần suất sạc pin như thế nào là ổn? Cách tốt nhất để bảo quản là gì?

A: Sau đây là một số lời khuyên vô giá: Trước khi sử dụng pin sạc hay củ sạc, đọc kĩ hướng dẫn của nhà sản xuất và làm theo. Vẫn còn thắc mắc à? Hãy liên lạc với nhà sản xuất. Ngoài lời khuyên trên, sau đây là một số điểm chính (mặc dù có nhiều ý kiến khác nhau) về cách sạc và bảo quản pin sạc phổ biến:  

Pin NiMH (bao gồm các biến thể sạc trước/lai):

• Có thể sạc bất cứ lúc nào, không cần biết dung lượng còn lại là bao nhiêu
• Sau một khoảng thời gian nhất định, nên xả hết và sạc lại pin. Điều này còn được gọi là “làm tươi”. Xem câu hỏi tiếp theo để biết thêm chi tiết.
• Để bắt đầu đưa vào bảo quản trong thời gian dài, tất cả các pin NiMH nên được sạc đầy
• Nếu không dùng pin trong thời gian dài, nên sạc lại định kì. Đối với pin NiMH thường: 1-2 tháng/lần, pin NiMH sạc trước: 6-9 tháng/lần.

Pin NiCd:

• Sử dụng tốt nhất khi đợi cho pin xả hết pin rồi mới sạc.
• Nếu sạc lại pin NiCd trước khi pin hết hoàn toàn thì hiệu suất sử dụng của pin có nguy cơ bị ảnh hưởng
• Việc nói trên có thể dẫn tới tình trạng “chai pin” – sự sụt giảm dung lượng sau khi pin NiCd bị sạc khi chưa cạn hết pin. Pin NiCd thường “ghi nhớ” chỉ lưu trữ phần năng lượng mà nó đã dùng trong lần xả gần nhất.
• Không có bằng chứng cụ thể chứng minh rằng pin NiMH cũng có tình trạng chai pin.
• Nếu bảo quản trong thời gian dài, pin NiCd nên được xả hết.
• Pin Lithium-ion: có trong các thiết bị vi điện tử ngoài trời, nhưng thường thấy trong máy tính, máy ảnh DSLR, điện thoại di động.
• Nên sạc thường xuyên, ngay cả khi chỉ mới xả một lượng nhỏ năng lượng.
• Pin Li-ion không có hiện tượng chai pin
• Tránh việc xả kiệt pin Li-ion trước khi sạc lại. Việc này không làm hỏng pin, nhưng cũng không được khuyến cáo.
• Nếu pin Li-ion đã được sạc đầy được dùng trong một thiết bị cũng sử dụng dòng điện của hộ gia đình (ví dụ như laptop), thì không có dòng điện được sạc vào pin. Điện áp của pin phải được xuống tới một mức nhất định trước khi pin chấp nhận dòng sạc. Thông thường, pin Li-ion cũng không thể bị sạc quá ngay cả khi thiết bị có cắm điện ngoài và sử dụng trong thời gian dài (Kiểm tra lại hướng dẫn của nhà sản xuất của thiết bị để xem hướng dẫn về pin).
• Pin có thể có số chu kì sạc xả nhiều hơn nếu được sạc lại sau khi mới xả một lượng nhỏ (khoảng 30% dung lượng, có thể được nhận biết trên các thiết bị có thông báo dung lượng pin hoặc có “đồng hồ đo”). Nếu có thể, tránh việc lên lịch sạc pin sau khi xả vừa phải (50%) hoặc xả hết pin (90-100%)
• Cách bảo quản tốt nhất trong dài hạn vẫn còn đang được tranh cãi. Các chuyên gia khuyến cáo lựa chọn nơi mát mẻ (khoảng 60°F/15.5°C). Một số người làm trong ngành công nghiệp pin nói rằng cũng có thể bảo quản pin Li-ion trong trạng thái sạc đầy, một số lại khuyên rằng nên xả bớt xuống còn 40-50% dung lượng tối đa trước khi bảo quản. Trong nhiều trường hợp, người tiêu dùng thông thường rất khó để biết chính xác dung lượng pin, ngay cả với các thiết bị có hiển thị “đồng hồ đo”. Người tiêu dùng nên tự đưa ra con số ước tính tốt nhất cho riêng mình.

Q: Có phải tất cả các loại pin sạc đều cần “làm tươi” hay không?

A:  Không hẳn, tuy nhiên đối với pin NiMH thì có rất nhiều ý kiến khác nhau. Tốt nhất là bạn nên tham khảo và làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất.  

Làm tươi là một bài “tập thể dục” dành cho các loại pin sạc, có nghĩa là viên pin sẽ được xả gần hết dung lượng, sau đó lại được sạc đầy. Nhiều củ sạc mới có các tính năng phức tạp trong đó bao gồm chức năng làm tươi chỉ với 1 nút bấm. Sau đây là một số hướng dẫn cơ bản:

• Pin NiMH thông thường: làm tươi pin sau 10 lần sạc xả bình thường. Một số người làm trong ngành công nghiệp pin nói rằng nên làm tươi pin NiMH 3 tháng một lần, nhất là khi pin không được sử dụng hoặc khi hiệu suất pin có vẻ giảm sút so với trước đây. Làm tươi ngăn không cho sự kết tụ tinh thể bên trong pin gây giảm tuổi thọ pin.
• Pin NiMH sạc trước: giống như pin NiMH thông thường, sau mỗi 10 lần sạc xả hoặc 3 tháng một lần.
• Pin NiCd: mỗi lần sạc xả nên là một lần làm tươi.
• Lithium-ion: không cần thiết. Tuy nhiên nếu bạn có một bộ pin Li-ion có đồng hồ đo hoặc dấu hiệu thông báo dung lượng pin, thỉnh thoảng bạn cũng nên xả hết và sạc lại pin. Việc này cho phép thiết bị điện tử của đồng hồ đánh giá lại dung lượng tối đa và giữ cho đồng hồ đo luôn chính xác nhất trong suốt vòng đời của bộ pin. Trong quá trình sử dụng bình thường, nhiều người thỉnh thoảng dùng pin của mình cho tới khi pin gần hết, do đó lần sạc tiếp theo có vai trò như một lần “làm tươi” cho đồng hồ đo.

Lời khuyên: Làm tươi có tác dụng tốt nếu pin luôn được sạc sau khi sử dụng bình thường nhưng chỉ trong những khoảng thời gian ngắn. Ví dụ: một nhân viên bảo vệ bật tắt nhanh đèn pin nhiều lần khi đi tuần đêm.

Q: Một viên pin sạc có thể sạc được bao nhiêu lần?

A: Dựa trên phản hồi của khách hàng và quan điểm của nhà sản xuất, tôi đoán là từ 150 đến 500 lần đối với pin NiMH. Có thể nhiều hơn, có khi lên tới 1000 lần theo như thông tin từ một số nhà sản xuất. Nhưng có khi cũng chỉ hơn 100 một chút nếu pin không được bảo trì đúng cách. Sau 500 lần sạc xả, ngay cả những ước tính rộng rãi nhất cũng đưa ra con số 80% dung lượng ban đầu đối với pin NiMH. Nếu sử dụng thường xuyên, tuổi thọ một viên pin sạc sẽ không kéo dài mãi. Pin sẽ mất đi một ít dung lượng sau mỗi lần sạc. Có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng tới tuổi thọ của pin:

• Cường độ sử dụng (sự thay đổi bất thường của một máy ảnh có đèn flash so với một chiếc đèn đeo trán tiết kiệm điện tiêu thụ điện một cách từ từ và ổn định)
• Tần suất xả
• Nhiệt độ hoạt động (cực lạnh hoặc cực nóng đều không tốt cho pin)
• Quy luật sạc pin

Q: Có phải tất cả cục sạc đều giống nhau?

A: Không hẳn. Một số khuyến cáo:

• Không nên thử sạc pin NiMH bằng một cục sạc pin NiCd tính giờ cũ, có thể khiến pin bị thừa điện
• Tương tự, không nên thử sạc pin NiCd cũ bằng cục sạc thiết kế cho pin NiMH
• Nên dùng các cục sạc “thông minh”. Cục sạc thông minh có chíp vi xử lý tự động ngắt dòng điện khi pin đã sạc đầy. Một số loại còn có chế độ “sạc nhỏ giọt” để giữ cho pin luôn đầy cho tới khi được sử dụng. Trong một số trường hợp, cục sạc được bán kèm với pin sạc là hết sức cơ bản, hay nói cách khác là cục sạc “không thông minh”, thiếu chức năng tự động ngắt và các chức năng khác. Do đó người sử dụng cần để ý khi sạc để tránh việc pin bị nóng quá mức.
• Đối với pin NiMH, nên dùng cục sạc “nhanh” hơn là các cục sạc chậm “qua đêm”. Cục sạc nhanh thường sẽ sạc đầy trong vòng dưới 4 giờ (trung bình là 3 đến 6 giờ). Nhiều người tin rằng pin sạc sẽ dùng được lâu hơn nếu sạc bằng dòng có cường độ lớn hơn.
• Cục sạc qua đêm loại cũ cần tới 12 giờ để sạc và có thể không tự động ngắt dòng khi pin đã sạc đầy. Điều này khiến cho pin có nguy cơ bị thừa điện và bị hỏng. Dấu hiệu của việc pin bị thừa điện bao gồm pin nóng hơn bình thường và pin bị rò rỉ.
• Một số cục sạc “tốc độ” thế hệ mới (sử dụng công nghệ kiểm soát sạc trong-pin, hay I-C3) chỉ cần 15 phút để sạc pin NiMH.
• Nếu một bộ pin sạc không được sử dụng từ vài ngày tới vài tuần, nên sạc cho đầy trước đi đưa ra sử dụng
• Một loại pin NiMH thông minh có thể sạc qua cổng USB của máy tính
• Không bao giờ được sạc pin dùng một lần (kiềm, lithium và pin hiệu năng cao). Chú ý: một số pin kiềm đặc biệt được thiết kế để sạc, nhưng chúng chỉ cho phép sạc vài lần và không được khuyến khích làm như vậy
• Nếu pin NiMH không được sử dụng trong nhiều năm, có thể bạn nên sạc xả 2 hoặc 3 lần (làm tươi) để kích hoạt hoàn toàn chất điện phân. Nếu có thể, dùng cục sạc nhanh thay vì cục sạc tốc độ. Phần lớn các cục sạc thông minh đều có chức năng làm tươi.
• Làm tươi cũng giúp phục hồi lại pin sạc khi hiệu suất sử dụng giảm sút. Nếu cục sạc của bạn thiếu chức năng làm tươi, bạn nên nhờ sự trợ giúp của các cửa hàng điện tử gần nhà.
• Các thuật ngữ sử dụng trong bài để mô tả cục sạc – chậm/qua đêm (12+ giờ), nhanh (3-6 giờ), tốc độ (15 phút), thông minh (có chíp vi xử lý) – không phải là thuật ngữ chung trong tất cả các mô tả sản phẩm của nhà sản xuất. Tìm hiểu thông tin về thời gian sạc để xác định được khả năng của cục sạc.

Q: Có thể để pin được cắm sạc trong một khoảng thời gian dài được không?

A: Tham khảo hướng dẫn của từng cục sạc. Với sạc loại mới, đặc biệt là các loại có tính năng tự ngắt, câu trả lời có thể là có. Tuy nhiên hầu hết chuyên gia về pin khuyến cáo tránh để pin cắm sạc lâu hơn 1 ngày.

Q: Pin ấm lên khi sạc có đúng không?

A: Tất cả các loại pin NiMH và NiCd sẽ ấm lên khi sạc (Có điều thú vị là pin lithium-ion lại không). Chú ý: Pin có thể sẽ rất ấm khi sạc với cục sạc tốc độ (15 phút). Tuy nhiên khi dùng với các cục sạc chậm hon, nếu pin nóng hơn bình thường là có vấn đề. Nếu bạn thấy pin bị rò rỉ, ngừng sạc ngay lập tức.

Q: Điều kiện sạc lý tưởng nhất là gì?

A: Nhiệt độ phòng, khoảng 68 độ F (20 độ C). Nhiệt độ khắc nghiệt, nhất là lạnh, đều không tốt cho pin (nó làm cho chất điện phân hóa bùn). Pin hoạt động trong điều kiện nóng cũng bị giảm thời gian sử dụng.

CHỈ SỐ DUNG LƯỢNG PIN

Chú ý: phần này sẽ hơi chuyên môn một chút.  

Chỉ số dung lượng (thật lòng mà nói thông số này thỉnh thoảng hơi khó để tìm thấy) là milliampe giờ (mAh). Một ampe là đơn vị cơ bản để đo cường độ dòng điện. Một milliampe tương đương 1/1000 của một ampe.  

Đơn vị mAh chỉ ra một viên pin có thể cung cấp bao nhiêu ampe (bao nhiêu điện) trong một khoảng thời gian nhất định. Nó tương tự như đồng hồ báo xăng. Con số này càng cao thì pin càng dùng được lâu.  

Chỉ số dung lượng pin AA NiMH phổ biến:

• NiMH thông thường: 2500 mAh
• NiMH sạc trước: 2100 mAh

Điều này có nghĩa là pin NiMH thông thường có dung lượng lớn hơn pin NiMH sạc trước, do đó có thể dùng được lâu hơn.

Nếu cả hai bộ pin đều được sạc cùng một khoảng thời gian như nhau, pin NiMH thông thường có chỉ số cao hơn sẽ chứa nhiều năng lượng hơn pin NiMH sạc trước. Vậy nên, ví dụ rằng, nếu bạn cần chụp hàng trăm tấm ảnh tại một đám cưới và bạn cần dùng pin càng lâu càng tốt, bạn nên chọn pin NiMH thông thường. Trong khi đó pin NiMH sạc trước, sẽ hoạt động tốt hơn nếu sử dụng trong khoảng thời gian hàng tuần hoặc hàng tháng – ví dụ như một người tham gia một chuyến dã ngoại kéo dài một tuần hoặc hơn.  

Có phải lúc nào pin có dung lượng cao hơn sẽ tốt hơn? Patricia Bennet, Kỹ sư Cấp cao về Công nghệ Sạc tại Rayovac cho rằng không hẳn là như vậy. Người tiêu dùng thường mặc định số to hơn là công năng tốt hơn, do đó các nhà sản xuất pin thường cố quảng bá sản phẩm của mình với chỉ số dung lượng pin ngày một lớn – lên tới 1000 mAh đối với pin AAA và 2900 mAh với pin AA. Nhưng khi dung lượng pin tăng thì vòng đời pin (số lần sạc xả) lại có xu hướng giảm.  

“Tùy theo mục đích sử dụng, một pin 2500 mAh không có công nghệ duy trì sạc (tức là không phải pin sạc trước) có thể chỉ sạc được 150 đến 200 lần”, Bennett nói. “Có nhiều thay đổi đã được áp dụng để tăng dung lượng pin, nhưng cũng đã ảnh hưởng tới vòng đời của pin. Một pin 2100 mAh tương đương có thể sạc được tới 500 lần hoặc hơn”.  

Chú ý: Pin dùng một lần như pin kiềm cũng có chỉ số mAh, tuy nhiên nhà sản xuất hiếm khi in thông số này lên trên bao bì. Vì nhiều lý do kĩ thuật khác nhau, chỉ số mAh của pin dùng một lần và pin sạc không giống nhau, cũng như so sánh táo và cam. Do đó so sánh thông số của các loại pin khác nhau không có tác dụng mấy.  

Ví dụ: một viên pin kiềm có thể lên tới 3000 mAh. Tuy nhiên nếu sử dụng viên pin đó trong một thiết bị tốn pin nhiều như máy ảnh kĩ thuật số, dung lượng của pin sẽ tụt một cách nhanh chóng. Một viên pin NiMH chỉ có 2500 mAh nhưng có khả năng kéo dài thời gian xả, sẽ hoạt động tốt hơn một viên pin kiềm trong máy ảnh, ngoại trừ những trường hợp sau: pin NiMH không được bảo trì đúng cách, cần được làm tươi hoặc rất là cũ.  

Chú ý kĩ thuật: điện áp đại diện cho lực đẩy electron trong viên pin, không phải là dung lượng của pin

MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG PIN

• Không được sạc lẫn lộn các viên pin khác nhau về dung lượng, nhãn hiệu hoặc tuổi pin cùng một lúc. Không được dùng chung các viên pin khác nhãn hiệu hoặc tuổi pin.
• Không để pin dùng một lần trong tủ lạnh hoặc tủ đông.
• Một số người làm trong ngành công nghiệp pin cho rằng để pin NiMH đã sạc đầy vào tủ đông và đóng gói cẩn thận để tránh ẩm thì sẽ giúp pin giữ được nhiều điện năng hơn. Pin sau khi đóng băng cần được rã đông và đạt nhiệt độ phòng trước khi dùng. Nhiều chuyên gia khác lại khuyến cáo không được dùng tủ lạnh hay tủ đông cho bất kì loại pin nào.
• Lời khuyên này đã được nói rồi, nhưng đáng để nhắc lại: Nếu không sử dụng trong thời gian dài, sạc lại pin NiMH thông thường 1-2 tháng một lần, pin NiMH sạc trước 6-9 tháng một lần.
• Tháo pin ra khỏi các thiết bị nếu không sử dụng trong nhiều tháng. Việc này ngăn không cho pin thất thoát điện năng ngay cả khi thiết bị không hoạt động.
• Tháo pin dùng một lần (pin không sạc được) khỏi thiết bị nếu chúng được cấp điện qua nguồn điện xoay chiều hộ gia đình. Việc này ngăn không cho pin thất thoát điện năng.
• Không được cất giữ pin, đặc biệt là pin dùng một lần, tại những nơi nhiệt độ có khả năng tăng cao như cốp ô tô, tầng áp mái hay gara.
• Tránh để pin trong ngăn kéo, cặp xách hay túi, những nơi mà pin có khả năng tiếp xúc với vật kim loại như đồng xu hoặc kẹp giấy. Điều này có thể gây ra ngắn mạch hoặc ảnh hưởng xấu tới cực pin.
• Không bao giờ được vứt pin vào lửa. Điều này có thể khiến pin bị bung và rò rỉ các chất bên trong ra ngoài. Cũng nên tránh vứt pin vào trong các hộp đựng kim loại, nơi mà nhiệt độ có khả năng tăng cao.

THIẾT BỊ SẠC NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (VÀ CÁC THIẾT BỊ THAY THẾ KHÁC)

Sản phẩm không ngừng được cải tiến này cung cấp một nguồn năng lượng di động mọi lúc mọi nơi miễn là có ánh sáng mặt trời. Chi tiết xin mời xem thêm WETREKOLOGY Thiết bị sạc Năng lượng mặt trời và Năng lượng Di động.

CAO ĐỘ KẾ ĐEO TAY/ĐỒNG HỒ THỂ THAO

Thông thường, pin đồng hồ là loại pin lithium tí hon hình cúc áo, mà trong phần lớn trường hợp cần tới sự hỗ trợ của chuyên gia để lắp đặt. Thường thì loại pin này cần được đặt cẩn thận vào nơi có không gian hẹp, chỉ cần một sơ suất nhỏ cũng có thể gây hư hại vi mạch của thiết bị.  

Nhiều nhà sản xuất đồng hồ, cao độ kế và máy đo nhịp tim sẽ không chấp nhận bảo hành nếu người dùng tự ý thay pin. Số khác lại mời chào người tiêu dùng mua các loại pin “người dùng tự thay thế được”.  

Thường thì không khó để biết được đâu là loại pin phù hợp cho các thiết bị này, vì chúng chỉ có thể sử dụng được một số loại pin có kích thước nhất định.

TÁI CHẾ/XỬ LÝ

Hãy tưởng tượng: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kì ước tính rằng người Mỹ tiêu thụ gần 3 tỉ viên pin khô mỗi năm. Điều này có nghĩa là trung bình một người Mỹ vứt đi 8 viên pin một năm. Dưới đây là một số cách để hạn chế điều này:

Đối với pin sạc: Tái chế pin sạc là yêu cầu bắt buộc ở một số quốc gia.

Đối với pin dùng một lần: Nhiều cộng đồng cho phép vứt pin dùng một lần không thủy ngân sản xuất từ năm 1996 vào thùng rác dân sinh. Một ngoại lệ tiêu biểu đó là bang California. Bang này vẫn coi tất cả các loại pin là rác thải nguy hiểm và yêu cầu tái chế tại địa phương hoặc đem tới:

• Cơ sở xử lý rác thải dân sinh nguy hiểm
• Cơ quan xử lý rác thải chung (cơ sở tập kết hoặc bên trung gian)
• Cơ sở tái chế được cấp phép

Có đúng là pin được tái chế hoàn toàn hay không? Tức là vật liệu làm pin được tái sử dụng để làm các sản phẩm khác? Paul Schneider, giám đốc bán hàng và marketing của Kinsbursky Brothers, một công ty chuyên tái chế rác thải tại Anaheim, California nói rằng pin sạc chắc chắn được tái chế. Pin dùng một lần thì lại khác. Mặc dù công nghệ tái chế là có, nhưng loại pin này hiếm khi được sử dụng vì không đem lại hiệu quả kinh tế.  

“Nickel trong pin NiMH và cobalt trong pin lithium-ion có giá trị lớn”, Schneider nói. “Cầu về các thành phần của pin kiềm lại không nhiều lắm. Chúng tôi gửi loại pin này cho đối tác của mình tại Canada, Toxco, nơi mà họ tái chế cho chúng tôi. Trong khi pin kiềm phần lớn được thu gom từ cộng đồng địa phương, chúng thường được gửi tới các bãi rác chứa rác thải nguy hiểm”. Thực trạng này chỉ ra thêm một lý do để chúng ta cần nghiêm túc cân nhắc việc sử dụng pin sạc.  

Cách tốt nhất để xử lý pin dùng một lần sau khi sử dụng? Liên lạc công ty xử lý chất thải tại địa phương bạn để được hướng dẫn. Một số cửa hàng điện tử cũng có thể thu gom pin.  

Cố vấn kĩ thuật:

• Patricia Bennett, Kỹ sư Cao cấp về Công nghệ Pin sạc tại Rayovac;
• Suzanne Phillips, Giám đốc Vận hành (cơ sở Akron, NY) của Công ty Nghiên cứu MGA, chuyên thử nghiệm pin cùng với các sản phẩm công nghiệp khác;
• Todd Sweetland, Quản lý Công nghệ cho Công ty Micro Power Electronics tại Beaverton, Oregon, một nhà cung cấp hệ thống pin tùy chọn cho các thiết bị di động thương mại, quân sự, y tế và thu thập dữ liệu.

Vincent Nguyen