Lời mở đầu

Tất cả mọi chuyện đều bắt nguồn từ một nhà khoa học người Ý mang tên Alessandro Volta, người đã phát minh ra pin điện. Kể từ đó con người bắt đầu biết tới khái niệm năng lượng tích trữ. Và cho đến ngày nay, bao phủ xung quanh chúng ta là rất nhiều những sản phẩm dùng pin, từ chiếc đèn pin cho tới chiếc xe máy nhà bạn. Trong đó pin sạc ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Sự xuất hiện của điện thoại di động và máy tính xách tay càng thúc đẩy thêm sự phát triển của công nghệ này. 

Khi nói về pin máy tính thì tuổi thọ của pin luôn là điều người dùng quan tâm nhất. Khi CPU ngày càng trở nên mạnh mẽ với nhiều chức năng đỏi hỏi yêu cầu cao hơn, thì pin lại không theo kịp những đòi hỏi này. Mặc dù tất cả các loại pin đều hoạt động trên một nguyên lý chung, nhưng thành phần hoá học của từng loại rất khác nhau. Trong vòng vài năm trở lại đây, pin máy tính đã trải qua rất nhiều thay đổi để tiến tới ba chủng loại pin cố định trên thị trường. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu rõ hơn từng loại pin này. 

Nickel Cadmium (Ni-Cd)

Hợp chất nickel và cadmium là chất liệu đầu tiên được sử dụng trong lịch sử phát triển của pin. Thành phần chính trong pin là cadmium, một kim loại nặng rất độc với môi trường. Vì thế loại pin này cần được tái chế và tiêu huỷ một cách hợp lý. Hiện tại các hãng điện thoại không còn phụ thuộc vào loại pin này nữa bởi chúng quá lỗi thời và cồng kềnh so với những loại pin hiện đại.  Ngoài ra chúng còn chịu một hiệu ứng khác mang tên “hiệu ứng nhớ.” Giả dụ nếu bạn sạc lại một viên pin Ni-Cd đã dùng hết 70%, viên pin đó sẽ quên mất rằng nó vẫn còn 30% để dành, và những lần sau nó chỉ tiêu dùng đúng 70% đó. Vì thế cách tốt nhất để nâng tối đa hiệu suất pin Ni-Cd là dùng cạn kiệt sau đó sạc đầy chúng. Bù lại, pin NiCd chỉ mất có 1 tiếng để sạc đầy và sử dụng được trung bình từ 300-1000 lần sạc.

Nickel Metal Hydride (Ni-MH)

Pin Nickel Metal Hydride (Ni-MH) là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực pin máy tính. Loại pin sạc này không chứa bất kỳ chất kim loại nặng, chì hay thuỷ ngân nào -- tức là hoàn toàn thân thiện với môi trường. Khác với Ni-Cd, chúng không gặp hiệu ứng trí nhớ, vì thế có thể được sạc lại bất cứ lúc nào.  

Ni-MH có rất nhiều ưu điểm so với Ni-Cd và hay được sử dụng trong máy nghe PM3, camera kỹ thuật số, máy chơi CD, thiết bị đa phương tiện cầm tay và máy tính xách tay. Loại pin này có chỉ số mAh (giờ milliampere) cao hơn, giúp chúng sử dụng được lâu hơn. Mỗi viên pin Ni-MH sử dụng được từ 500-1000 vòng, với trọng lượng ngang ngửa Ni-Cd nhưng thời gian sử dụng lâu hơn nhiều.

Lithium Ion (Li-Ion)

Bạn có thể bắt gặp loại pin này trong rất nhiều thiết bị di động và máy tính xách tay. Đúng vậy, đây là loại pin phổ biến nhất hiện nay, có trọng lượng thấp hơn và giàu năng lượng hơn hai loại trước. Thực ra loại pin này cũng không mới lắm: nó được phát minh vào năm 1912 bởi G.N Lewis Back, nhưng do các thông số an toàn nên không được đưa vào sử dụng cho đến cuối thập niên 1970. 

Loại pin này có chứa Lithium Cobalt Oxide làm cực và porus graphite làm cực cathode, được phân cách bởi một chất điện phân. Lithium là một chất hoá học hoạt động khá mạnh, nó phản ứng với graphite để sản sinh ra một lượng điện năng rất lớn, do đó các liên kết nguyên tử trong lithium có thể tích trữ được nhiều năng lượng hơn. Lượng điện năng bị tiêu hoa trong pin ion lithium cũng rất nhỏ: trung bình 5%, vì thế một viên pin Li-Ion 100gms có thể sử dụng suốt 15 giờ.

Một viên pin Li-Ion có thể “sống sót” qua rất nhiều lần sạc và không hề chịu ảnh hưởng của hiệu ứng trí nhớ. Vì thế bạn có thể sạc chúng bất cứ khi nào, thậm chí cả khi chúng chỉ còn 50% năng lượng. Ngoài ra bạn cũng không cần dùng cạn kiệt rồi sạc đầy pin trong lần sử dụng đầu tiên. Khả năng hoạt động của pin sau lần sạc thứ 100 vẫn y hệt như lần đầu tiên. Trung bình, một viên pin Li-Ion có thể sử dụng trong suốt 3 năm, tương đương 2000 lần sạc. Còn các loại pin thế hệ mới thì có thể dùng trong 20000 lần sạc.   

Có thể bạn đã nghe nói đến những vụ nổ pin xảy ra trong vài năm trở lại đây. Điều này là có thật, nhưng rất hiếm khi xảy ra. Đây là lỗi trong quá trình sản xuất khiến cho khi nhiệt độ của pin bị đẩy lên quá cao, chất điện phân sẽ phát ra tia lửa điện và gây cháy. Nhưng hãy yên tâm, hiện tượng này đã không còn lặp lại nữa bởi trong các thiết bị hiện tại, dòng điện sẽ tự ngắt khi pin lên đến nhiệt độ quá cao. 

Pin của tương lai

Những loại pin của tương lai cũng đầy hứa hẹn và hiện các nhà sản xuất đã bắt tay vào việc tạo dựng khái niệm này. Hiện tại, pin lithium ion được sử dụng trong hầu hết các thiết bị máy tính, nhưng những loại pin thay thế khác như pin nhiệt lượng và pin công nghệ nano cũng đang được nghiên cứu và có thể đến tay người dùng trong vòng 2-3 năm tới. Mục tiêu chính của các kỹ sư là thiết kế ra những loại pin có khả năng tiết kiệm điện năng trong mỗi lần sạc, có thời gian sạc thấp và trọng lượng nhỏ.   

Công nghệ pin nhiên liệu (Fuel Cell) sẽ được sử dụng trong các loại pin thế hệ tiếp theo. Hiện tại nó đã có mặt trong một số loại xe hơi đời mới, nhất là các loại phương tiện kết hợp mới đang được sử dụng trong nghiên cứu. 

Nguyên lý hoạt động của pin nhiên liệu cũng tương tự như ba loại pin còn lại, tức là phụ thuộc vào phản ứng điện hoá để sản sinh ra năng lượng, chỉ khác ở chỗ: lần này nguồn nhiên liệu đóng vai trò như nguồn điện. Trong pin nhiên liệu, hydro và oxygen sẽ phản ứng với những loại nhiên liệu như methanol để sản sinh ra điện. Dòng hoá chất luân chuyển liên tục cùng các phản ứng hoá học không ngừng diễn ra giúp loại pin này duy trì năng lượng rất lâu. Và cũng như các loại pin khác, pin nhiên liệu không cần phải sạc lại thường xuyên. Thay vào đó bạn chỉ cần mở pin ra và đổ những nhiên liệu như methanol vào để kích thích phản ứng hoá học. Về lý thuyết, các nhà nghiên cứu cho rằng bạn có thể sử dụng notebook liên tục trong 20 giờ chỉ với một viên pin nhiên liệu duy nhất. Tuy nhiên công nghệ này khá đắt đỏ và vẫn đang trong quá trình nghiên cứu. Dù sao thì đây cũng là một bước tiến đầy hứa hẹn đối với ngành công nghệ di động. 

So với các loại pin truyền thống thì pin nhiên liệu có một số ưu điểm rõ rệt, như việc loại pin này chỉ phụ thuộc hoàn toàn vào phản ứng hoá học để sản sinh ra năng lượng, vì thế chúng rất thân thiện với môi trường. Tuy nhiên loại pin này cũng có một số mặt trái nhất định bởi các phản ứng hoá học lúc nào cũng sản sinh ra nhiệt, khiến pin nóng lên rất nhanh. Ngoài ra nhiên liệu methanol cũng rất độc, nhưng những loại nhiên liệu thay thế như ethanol cũng đang được nghiên cứu.   

Mới đây nhà sản xuất UMPC mang tên Wibrain đã hợp tác với NeoSolar và MTI Micro để cùng cc một loại nhiên liệu thay thế cho UMPC của Wibrain. Loại UMPC này có thể sử dụng trực tiếp pin nhiên liệu methanol mà không cần đến các loại pin khác nữa. Đây là dấu hiệu đầu tiên cho thấy khả năng ứng dụng công nghệ này vào việc sản xuất thiết bị máy tính.

Pin công nghệ nano 

Công nghệ nano là một công nghệ còn khá mới, sử dụng những hạt siêu nhỏ để tạo nên phản ứng hoá học. Nhiều nhà sản xuất dang thí nghiệm công nghệ này và sẽ còn rất lâu nữa nó mới có thể đi vào sản xuất đại trà. 

A123Systems đã phát triển một loại pin ion lithium thế hệ mới dựa trên công nghệ nano nhằm đem lại điện năng cao hơn, độ an toàn tốt hơn và tuổi thọ dài hơn cho pin. Quả thực, loại pin này có tuổi thọ dài gấp 10 lần pin bình thường, dung lượng gấp 5 lần và có thể sạc đầy 90% trong vòng 5 phút. Chúng sử dụng các thành phần thân thiện với môi trường, giúp quá trình tái chế trở nên an toàn hơn và sản sinh ra các phản ứng hoá học có lượng nhiệt bình ổn. 

Ngoài ra, Bell Labs cũng vừa thiết kế một loại pin khác dựa trên công nghệ này, sử dụng các giọt chất điện phân nhỏ thường xuyên ở trạng thái tĩnh và chỉ kích hoạt mỗi khi có phản ứng tạo điện năng.   

Các công nghệ này hứa hẹn đem đến một thế hệ pin của tương lai với dung lượng lớn hơn, thời gian sạc ngắn hơn và trọng lượng nhẹ hơn. Còn tại thời điểm hiện tại, bạn vẫn có thể tối ưu hoá hiệu suất sử dụng pin của mình bằng một vài mẹo đơn giản sau đây.   

Cách kéo dài thời gian sử dụng pin

• Không bao giờ sạc đi sạc lại pin trong thời gian dài bởi điều này có thể làm giảm tuổi thọ pin. 
• Chắc chắn rằng dụng cụ sạc và dây cắm đã thích hợp với loại pin cần sạc, bởi luồng điện cao quá mức có thể ảnh hưởng xấu đến pin. 
• Gỉ sắt bám ở đầu pin có thể làm giảm khả năng cung cấp điện, vì thế hãy cọ sạch đầu pin mỗi tháng một lần để đảm bảo điện năng được truyền liên tục không đứt quãng. 
• Nếu thiết bị của bạn có bộ nguồn, hãy cắm nó vào nguồn điện cố định thay vì dùng pin nếu có thể. 
• Nếu bạn đang sử dụng pin ion lithium, đừng dùng cạn kiệt pin rồi mới sạc. Tốt nhất là để lại khoảng 30% sau đó sạc lại.   
• Ổ USB cũng tiêu tốn năng lượng laptop, vì thế hãy rút nó ra khi không dùng đến.  
• Không chạy quá nhiều ứng dụng một lúc. Việc chơi nhạc, download dữ liệu và chạy ứng dụng mail cùng một lúc có thể khiến pin cạn kiệt nhanh hơn. 
• Nếu bạn đang sử dụng một chiếc notebook cũ có hiện tượng bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng trí nhớ, bạn phải dùng sạch pin rồi sạc lại mỗi tuần một lần. 
• Màn hình notebook tiêu tốn nhiều năng lượng hơn cả, vì thế hãy để chế độ hiển thị hợp lý.