Tại sao pin điện thoại hoặc laptop lại bị chai theo thời gian?

Đã bao giờ đã tự đặt ra câu hỏi rằng "Tại sao pin trên điện thoại hoặc laptop thi chúng ta sạc tới một ngưỡng nào đó thì chúng bắt đầu bị chai" hay chưa? Nếu có thì chúng tay sẽ cùng đi tìm lời giải đáp ngay trong bài viết này nhé!

Cách hoạt động của pin

Phần lớn các loại pin mà chúng ta sử dụng hôm nay hoạt động dựa trên việc một số kim loại thích cho điện tử và một số kim loại khác lại thích nhận điện tử. Chẳng hạn, trong một pin AA kiềm thông thường, kim loại kẽm phản ứng với ion hydroxit, biến thành oxit kẽm và giải phóng điện tử tại cực âm. Điện tử này sau đó đi qua dây dẫn, vượt qua thiết bị điện - trong trường hợp này là bóng đèn - và cuối cùng trở lại pin tại cực dương, nơi chúng được hấp thụ bởi dioxit mangan. Các loại pin khác nhau có thể sử dụng các kim loại khác nhau, nhưng cơ bản đều dựa vào một cặp phản ứng hóa học để tạo ra dòng điện tử.

Phần lớn các loại pin, kể cả pin dùng một lần, có khả năng sạc lại theo lý thuyết. Lý do là kim loại và các hợp chất hóa học khác vẫn còn đó. Điều này khác biệt so với xăng, nơi mà các phân tử hydrocarbon sau khi phản ứng sẽ tạo ra khí thải và thoát ra. Bạn không thể thu hồi khí thải và chuyển nó trở lại thành xăng, nhưng đối với pin thì khác. Bạn có thể chuyển oxit kẽm trở lại thành kẽm một cách dễ dàng hơn rất nhiều.

Pin sạc và pin dùng một lần khác nhau ở điểm nào?

Bạn có thể thử sạc lại pin dùng một lần được không? Câu trả lời là không khả thi, bởi vì trong pin sạc lại, các phản ứng hóa học chỉ diễn ra theo một hướng cố định. Khi bạn thực hiện phản ứng ngược lại, nó sẽ gây ra một loạt các phản ứng phụ, tạo ra chất cặn và tạp chất làm giảm khả năng chứa điện của pin và có thể phá hỏng cấu trúc nội bộ của pin, dẫn đến việc mất điện và hỏng hóc.

Pin sạc lại được thiết kế để ngăn chặn những vấn đề này. Hãy xem xét viên pin Lithium-ion. Cả hai mặt của nó được cấu tạo như nhiều "bến cảng" nhỏ. Khi pin cung cấp điện cho thiết bị, các "tàu" Lithium chia sẻ điện tử của mình để cung cấp năng lượng cho mạch điện, sau đó chúng di chuyển qua mặt bên kia của pin, đậu vào cách gọn gàng và có tổ chức, tiếp xúc với các electron có năng lượng thấp hơn. Khi pin được sạc, quá trình trên diễn ra theo chiều ngược lại.

Vậy tại sao pin sạc lại sẽ thường bị chai sau một khoảng thời gian sử dụng?

Trong quá trình sạc đi sạc lại hàng trăm hay thậm chí hàng nghìn lần, một số hạt ion Lithium thường bị phân tán và tham gia vào các phản ứng không mong muốn, dẫn đến sự hình thành của chất tăng trở nội bộ và từng bước giảm hiệu suất cũng như dung lượng của pin cho đến khi nó bị "chai". Dù pin đến mức này, bạn vẫn có thể làm mới chúng thông qua quá trình tái chế.

Muốn tái chế pin, chúng ta phải làm như thế nào?

Nền tảng của quy trình tái chế pin chủ yếu dựa vào việc nấu chảy các kim loại thành phần. Phương pháp này giúp loại bỏ tạp chất và khôi phục kim loại về dạng nguyên bản của nó. Tuy nhiên, ở nhiều quốc gia, việc xử lý pin không thể thực hiện đơn giản bằng cách vứt chúng vào thùng tái chế thông thường. Bạn cần phải đem chúng đến điểm thu hồi pin hoặc cơ sở tái chế, điều này có thể gây bất tiện nhưng lại rất cần thiết, bởi vì việc tái chế pin là hết sức quan trọng.

Việc tái chế không chỉ giúp ngăn chặn sự rò rỉ của kim loại nặng từ pin và tránh ô nhiễm môi trường, mà còn bảo tồn nguồn tài nguyên hiếm và quan trọng. Trái Đất chỉ có khoảng 22 triệu tấn Lithium, đủ để cung cấp cho khoảng 2,5 tỷ xe điện, chưa kể đến các thiết bị sử dụng pin sạc khác như laptop, điện thoại và nhiều thiết bị khác sử dụng pin Lithium-ion.

Dẫu vậy, phần lớn pin Lithium-ion hiện nay không được thiết kế với mục đích tái chế. Kiểu dáng phức tạp và không tuân thủ tiêu chuẩn, với các thành phần được gắn liền bằng keo, gần như không thể tách rời. Do đó, ít hơn 5% pin Lithium-ion hiện nay được tái chế. Trong thế kỷ tới, chúng ta sẽ cần tái chế một khối lượng lớn pin xe điện, vì thế các nhà nghiên cứu đang tìm cách làm cho quy trình tái chế pin trở nên rẻ hơn và thân thiện hơn với môi trường, bởi quy trình nấu chảy hiện tại tiêu tốn nhiều năng lượng và tùy vào loại pin, có thể tạo ra các chất phụ có hại.

Nguồn: TED-Ed

Xem thêm:

ROM là gì? Những ưu và nhược điểm của ROM mà bạn nên biết

Mainboard là gì? Có bao nhiêu loại mainboard dành cho máy tính?

Core là gì? Phân biệt Intel Core i3, i5, i7 và i9