Trong thời gian gần đây Pin Lithium-Ion đã thay đổi , năm 2006 một số Pin Lithium-Ion trong những máy tính xách tay bị thu hồi do hiện tượng cháy nổ , hai hoặc ba trong một triệu Pin có vấn đề , nhưng khi vấn đề xảy ra thì cũng thật khủng khiếp . Nhất là Pin do SONY sản xuất đã phải thu hồi và hoàn trả gây cho hãng sụt giảm uy tín cùng với thiệt hại nhiều triệu đô la .

 Pin Lithium – Ion trở nên thông dụng bởi vì chúng có một số điều thuận lợi hơn những công nghệ cạnh tranh khác như :

• Chúng nhẹ hơn những kiểu Pin nạp lại được với cùng kích thước . Những điện cực của Pin Lithium-Ion được làm bằng vật liệu nhẹ hơn là Lithium và Carbon . Lithium cũng là nguyên tố phản ứng hoá học mạnh , có nghĩa là có nhiều năng lượng được lưu trữ trong trạng thái nguyên tử của nó . Sự chuyển đổi của nó mang lại mật độ năng lượng rất cao trong Pin Lithium-Ion .

Đây là phép so sánh về mật độ năng lượng : Pin Lithium-Ion thông thường có thể lưu trữ 150W-giờ / kg mặc dù đa số trong đó có thể chỉ đạt được 60-70 W-giờ . Trong khi đó Pin dựa trên thành phần cơ bản là Acid chỉ đạt được 25W-giờ/kg . Điều đó có nghĩa là dùng 6kg Pin dựa trên thành phần cơ bản là Acid có cùng năng lượng với 1kg Pin Lithium-Ion . Đó là điều khác nhau lớn nhất .

• Chúng giữ được mức năng lượng điện khi nạp . Pin Lithium-Ion mất 5% mức năng lượng / tháng , trong khi đó Pin NiMH mất 20% mức năng lượng/tháng .
• Chúng không có “hiệu ứng nhớ” , điều đó có nghĩa là bạn không cần phải dùng hết Pin mới được sạc lại như một số Pin hoá học khác .
• Pin Lithium-Ion có tuổi thọ hàng nghàn chu kì sạc điện .

 Điều đó không có nghĩa rằng Pin Lithium – Ion không có điều không thuận tiện . Chúng cũng có một vài điều bất hợp lí như :

• Chúng giảm giá trị ngay khi rời khỏi hãng sản xuất . Chúng chỉ có tuổi thọ từ hai đến ba năm sau khi sản xuất mặc dù cho bạn có dùng hay không sử dụng đến nó .
• Chúng dễ bị tổn thương bởi nhiệt độ . Sức nóng là nguyên nhân để Pin Lithium-Ion thoái hoá .
• Nếu bạn hoàn toàn không sạc lại Pin Lithium-Ion , nó sẽ bị hỏng . Điều này cũng tương tự như Pin dựa trên NiCd.
• Pin Lithium-Ion phải có mạch quản lí On-board bên trong máy tính . Mạch này cũng tăng giá thành thiết bị .
• Có một sự tình cờ nào đó , Pin Lithium-Ion bị lỗi , nó sẽ gây cháy thành ngọn lửa .

 Bên trong Ắc quy Lithium-Ion

 Có nhiều Pin Lithium-Ion bên trong Ắc quy và có nhiều các hình dạng và kích thước , nhưng bên trong chúng thì như nhau .

Những Pin Lithium-Ion có thể hình trụ nhìn tương tự như một Pin AA hoặc chúng như hình lăng trụ có nghĩa là chúng hình vuông hoặc hình chữ nhật .

 Trong máy tính của chúng ta sẽ bao gồm các thành phần sau :

• Một hoặc nhiều cảm biến nhiệt (temperature sensor  ) để theo dõi nhiệt độ của Ắc quy
• Bộ chuyển đổi điện áp và mạch điều chỉnh (voltage converter and regulator circuit  ) để duy trì mức độ an toàn của điện áp và dòng điện .
• Kết nối máy tính được bảo vệ ( notebook connector ) cho phép công suất và luồng thông tin vào và ra của Ắc quy.
• Theo dõi điện áp ( voltage tap ) để theo dõi dung lượng riêng của mỗi Pin nhỏ bên trong Ắc quy .
• Theo dõi trạng thái nạp điện của Ắc quy (battery charge state monitor  ) , là một máy tính nhỏ để điều khiển tất cả quá trình nạp để chắc chắn rằng Ắc quy được nạp nhanh chóng và đầu đủ nhất có thể được .

 Nếu Ắc quy quá nóng trong quá trình nạp hoặc đang sử dụng , máy tính sẽ giảm dòng điện để giảm nhiệt độ xuống . Nếu bạn dùng máy tính trên xe ô tô mà đang nóng , máy tính này có thể  ngăn bạn dùng máy tính cho tới khi nhiệt độ của nó hạ xuống . Nếu những Pin nhỏ hoàn toàn phóng hết điện , Ắc quy sẽ đóng lại nếu không thì những Pin nhỏ trong đó bị hỏng . Nó sẽ gửi thông tin tới máy tính yêu cầu phải nạp điện vào Pin . Mạch điều khiển của Ắc quy cũng như là một máy tính nhỏ và tiêu thụ mức năng lượng 5% / tháng khi Pin ở trạng thái nghỉ .

 Pin Lithium-Ion

 Cũng như hầu hết mọi Ắc quy , vỏ bên ngoài được làm bằng kim loại . Việc dùng kim loại có một ý nghĩa quan trọng bởi vì Ắc quy có tạo nên những áp lực . Vỏ kim loại là vật liệu tốt để ngăn chặn áp lực tạo thành những lỗ thông hơi . Nếu Ắc quy nóng quá dễ gây nên hiện tượng nổ để thoát khí và thậm trí nó tạo nên một áp suất lớn lên bên trong bề mặt Ắc quy . Do đó trong Ắc quy có khoá chuyển đổi Hệ số nhiệt tin cậy PTC (Positive Temperature Coefficient ) khi thiết bị đạt đến một nhiệt độ nhất định

Vỏ kim loại giữ những phiến mỏng bên trong gồm :

• Điện cực dương – Positive electrode
• Điện cực âm - Negative electrode
• Phần cách li - Separator

Bên trong vỏ những phiến mỏng được những trong dung môi hữu cơ mà hoạt động như là chất điện phân .Ete là một trong những chất dung môi dùng trong Pin .

Phần cách li là phiến mỏng bằng nhựa có những lỗ siêu nhỏ , nhiệm vụ của nó là cách li điện cực âm và điện cực dương và cho phép những Ion đi xuyên qua .

Dương cực làm bằng Lithium Cobalt Oxide ( LiCoO­₂) . Âm cực làm bằng Carbon . Khi Ắc quy được nạp , những Ion của Lithium di chuyển qua chất điện phân từ dương cực tới âm cực và bám vào Carbon . Trong quá trình phóng , những Ion Lithium từ Carbon quay trở lại tới LiCoO₂ .

Sự di chuyển của những Ion Lithium ở điện áp khá cao do đó môi Pin nhỏ tạo ra điện áp 3,7V . Như vậy cao hơn 1,5V so với Pin AA kiềm hoá thông thường khi mua ngoài chợ .

Một số lưu ý khi dùng Pin Lithium-Ion

Ắc quy Lithium – Ion thường rất đắt , do đó nếu bạn muốn dùng được lâu thì nên lưu ý như sau :

• Tránh trường hợp dùng hết hẳn rồi mới sạc lại . Hoá chất của Lithium-Ion không bị hiệu ứng nhớ , khi điện áp trong Pin Lithium-Ion xuống dưới mức cần thiết thì Pin sẽ bị hỏng .
• Ắc quy Lithium-Ion có tuổi thọ từ hai tới ba năm thậm trí không dùng cũng đến hạn loại bỏ . Do đó tránh dùng Ắc quy đã quá thời hạn sử dụng sau ba năm kể từ khi xuất xưởng .
• Tránh xa nơi có nhiệt độ cao làm thoái hoá Ắc quy .

Tại sao pin Lithium-ion phát nổ?

Đối với các thiết bị điện tử di động, pin lithium-ion vừa là cứu tinh vừa là thảm hoạ. 

Trong vài năm gần đây, những vụ thu hồi pin hàng loạt đã làm dấy lên cuộc tranh luận về tính an toàn của pin lithium-ion. Tuy nhiên, trong những cuộc tranh cãi bất tận này, câu hỏi quan trọng là tại sao chúng lại phát nổ vẫn còn là điều bí ẩn.   

Điều quan trọng ở đây là pin lithium-ion được đánh giá là bất ổn hơn so với các dạng pin sạc khác. Một lỗi nhỏ trong màng cách điện cũng có thể dẫn đến một vụ nổ nhỏ khiến pin giải phóng một nhiệt lượng lên tới 315 độ C. 

Nhiều nhà sản xuất cũng biết rằng pin lithium-ion có khả năng hỏng, mặc xác suất khá thấp. Để biết được thời gian trước khi pin hỏng (MTBF), các nhà sản xuất phải kiểm tra khoảng 1000 mẫu. 

Giả sử viên pin ngưng hoạt động sau 100 giờ, thì chỉ số MTBF cho số mẫu đó là 100,000 giờ (100X1000). Tuy các giám đốc có thể hiểu được chỉ số này, nhưng phần đông người dùng thì không. Họ hiểu rằng chỉ số MTBF 100000 giờ tức là pin sản xuất hoạt động hơn 10 năm. Điều này là sai bởi pin lithium-ion bắt đầu tự mất điện năng ngay sau khi sản xuất. Trên giá để hàng trong một nhà kho nóng nực, một viên pin lithium-ion đầy sẽ mất đi 1/3 lượng điện trong vòng 1 năm. 

Nhưng điều này cũng không phản ánh hết thực tế, bởi công nghệ lithium-ion vẫn đang không ngừng phát triển. 

Thành phần hoá học trong một viên pin lithium-ion hiện đại khác so với loại pin lithium-ion đầu tiên mà Sony sản xuất rộng rãi vào năm 1991. Đó là bởi vì các nhà sản xuất không ngừng nghiên cứu để tăng hiệu suất bằng cách thay đổi thành phần hoá học trong mỗi viên pin. 

Trong cơn sốt thiết bị điện tử ngày nay, ngày càng nhiều những chiếc laptop siêu mỏng tốc độ cao ra đời. Tấm cách điện cũng ngày càng mỏng hơn để chứa những viên pin nhỏ xíu và các hỗn hợp hoá chất và lớp học ngoài pin được thay đổi để kéo dài vòng đời của pin. 

Cũng từ đây, vấn đề bắt đầu nảy sinh như đối với mọi sản phẩm khác – và trong thế giới thực, mọi việc lại không diễn ra giống như trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, có thể trong thế hệ sản phẩm đầu, mọi chuyện đều ổn, nhưng đến các thế hệ tiếp theo vấn đề mới nảy sinh.   

Mặt khác, Ắc quy sạc lại gồm vài viên pin ghép lại. Bạn có thể thấy rõ điều này trong các quảng cáo pin laptop “8-cell” hoặc “4-cell”. ĐIều này đồng nghĩa với việc các viên pin rời sẽ được chuyển đến một địa điểm khác trước khi được ghép lại thành một bộ Ắc quy duy nhất.   

Nhưng không phải nhà sản xuất nào cũng muốn tự mình làm tất cả mọi thứ, vì thế họ chọn cách mua pin lithium-ion từ các hãng thứ ba để ghép lại thành nhiều bộ pin. Tuỳ vào khả năng tài chính của từng công ty, họ có thể mua pin sản xuất tại Nhật rồi đem đóng gói tại Trung Quốc hoặc một quốc gia nào đó có giá nhân công thấp. 

Nhiều người cho rằng khả năng quản lý chất lượng sản phẩm -- điều đặc biệt quan trọng trong trường hợp này – khá kém tại Trung Quốc. Ngoài ra, sau khi đóng gói, một bộ pin khó có thể kiểm tra bằng mắt thường được. Vì thế công nhân có thể bớt xén một số giai đoạn, thậm chí là thay màng cách điện ban đầu bằng bìa cứng. Một khả năng khác là họ có thể trộn lẫn hàng giả vào, gây ra những hậu quả tai hại như Mattel đã nếm trải. 

Mặc dù bạn khó có thể làm được gì với tư cách người dùng cá nhân, nhưng ít nhất bạn cũng có thể biết được loại pin mình đang dùng được đóng gói ở đâu.