Tại sao điện tích trong pin sẽ dần cạn kiệt ngay cả khi bạn không sử dụng?

Bạn đã cẩn thận sạc đầy 100% pin cho chiếc laptop của mình, đặt nó vào ngăn kéo và cất đi vì bạn biết mình sẽ không sử dụng đến nó trong một khoảng thời gian dài sắp tới. Tuy nhiên, vài ngày sau bạn bất ngờ cần dùng đến máy và khi thử bật thiết bị, bạn thấy pin còn rất yếu. Rõ ràng điện năng tích trữ trong pin sẽ vẫn bị hao mòn liên tục ngay cả khi bạn đã tắt hoàn toàn thiết bị. Nhưng nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là gì? Hãy cùng tìm hiểu ngay sau đây.

Không loại pin nào có khả năng trữ điện vĩnh viễn

Trước khi đi sâu tìm hiểu các loại pin khác nhau, chúng ta hãy xem xét khái niệm bao quát nhất liên quan đến vấn đề khả năng trữ điện của pin.

Bạn cần biết rằng năng lượng không bao giờ ở là bất biến, nó luôn biến đổi để đạt đến trạng thái cân bằng. Lấy ví dụ đơn giản về quy trình sưởi ấm và làm mát ngôi nhà của bạn. Vào mùa đông, bạn sẽ phải liên tục bổ sung nhiệt vì ngôi nhà giải phóng năng lượng nhiệt vào môi trường mát hơn. Còn mùa hè, bạn phải liên tục giải nhiệt cho căn nhà, chống lại nguồn khí nóng liên tục bao quanh bên ngoài.

Từ thực tế đó, sẽ không quá khi nói rằng pin là một phép màu công nghệ. Với pin, chúng ta đã tạo ra được một hệ thống có thể tạm thời lưu trữ năng lượng điện và sử dụng nó theo nhu cầu cầu thực tế. Cái hay là phần lớn năng lượng sẽ được lưu trữ trong quả pin mà không thoát ra môi trường.

Tuy nhiên, năng lượng điện mà chúng ta tích trữ trong pin có thể được ví với hình ảnh một đám học sinh chen chúc trong lớp học. Những đứa trẻ bồn chồn, tràn đầy năng lượng, và luôn mơ ước tới giờ ra chơi để nhao ra bên ngoài, chạy nhảy khắp sân trường. Bạn có thể dễ dàng lập luận rằng việc giữ cho chúng trận tự và đứng yên ngay ngắn theo hàng lối là có thể, nhưng đó rõ ràng không phải là trạng thái tự nhiên mà đứa trẻ nào cũng muốn.

Các electron được đóng gói trong viên pin của bạn giống như những đứa trẻ bồn chồn đó, chúng luôn muốn thoát ra ngoài. Có thể nói, tổ chức tự nhiên của các hợp chất hóa học trong pin không phải là các hàng được sắp xếp gọn gàng và ngăn nắp — đó là lý do tại sao pin có thể khá nguy hiểm khi gặp sự cố.

Ngay cả khi thiết bị của bạn được tắt hoặc pin bị ngắt kết nối hoàn toàn, hay thậm chí cả trường hợp pin được tháo ra khỏi thiết bị, thì nó vẫn không thực sự được “tắt ở cấp độ nguyên tử”. Phản ứng hóa học bên trong pin vẫn diễn ra không ngừng, mặc dù ở cường độ nhẹ hơn nhiều so với khi bạn thực sự sử dụng pin.

Cường độ hoạt động ở mức độ thấp liên tục này trong pin về lâu dài sẽ dần làm cạn kiệt năng lượng dự trữ. Đây được gọi là hiện tượng tự phóng điện — sự phóng điện khi không có tải trọng bên ngoài tác động lên pin — và điều này là không thể tránh khỏi.

Các loại pin khác nhau có mức xả năng lượng không giống nhau

Nếu chú ý đến loại pin mà các thiết bị khác nhau sử dụng và khả năng giữ pin chờ của chúng, bạn có thể nhận thấy rằng không phải tất cả các loại pin đều có mức duy trì năng lượng như nhau.

Mặc dù tất cả các loại pin đều có hiện tượng tự phóng điện như một tác dụng phụ cơ bản trong thiết kế của chúng và, bạn biết đấy, tuân theo các định luật vật lý chi phối vũ trụ, tốc độ phóng điện của chúng cũng khác nhau đáng kể. Dưới đây là một số loại pin sạc phổ biến và tốc độ xả của chúng.

Pin lithium-ion là loại pin mà hầu hết chúng ta có trải nghiệm thường xuyên nhất. Đó là loại pin được sử dụng trong điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay và nhiều loại thiết bị điện tử tiêu dùng khác như máy bay không người lái, camera hành động, loa Bluetooth, v.v. Chúng cũng là loại pin được tìm thấy trong xe hơi chạy điện.

Ngày nay, pin niken-hydrua kim loại (NiMH) hiếm khi được sử dụng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng cầm tay, nhưng lại được trang bị thường xuyên trong các dụng cụ điện vì chúng có giá thấp hơn pin lithium-ion.

Mặc dù tốc độ tự xả của pin NiMH ở mức khá cao, tuy nhiên cũng có một biến thể được gọi là NiMH xả thấp. Tỷ lệ xả thấp tới 0,25-0,50% mỗi tháng nhưng được sử dụng chủ yếu trong các loại pin sạc nhỏ. Dòng pin sạc Eneloop phổ biến của Panasonic có lẽ là ví dụ được sử dụng rộng rãi nhất về NiMH dòng xả thấp.

Pin Nickel Cadmium (Ni-Cad) là một công nghệ cũ hơn, hiện được cải tiến bởi NiMH. Đây là loại pin sạc di động thủa “sơ khai”. Mặc dù tốc độ xả tốt hơn NiMH, nhưng Ni-Cad cần bảo trì nhiều hơn so với pin NiMH và lithium-ion, khiến nó trở thành loại pin ít được ưa chuộng hơn hiện nay.

Pin axit-chì không được sử dụng trong các thiết bị di động do trọng lượng lớn và các vấn đề về an toàn do dung dịch axit sunfuric chứa các điện cực chì. Thiết kế dựa trên chì đảm bảo ngay cả pin axit-chì nhỏ cũng nặng bằng một quả tạ khiêm tốn và điều này làm cho chúng gần như chỉ phù hợp sử dụng cho các thiết bị cồng kềnh, đặt cố định,

Phần lớn pin axit-chì được sử dụng cho những thứ như bộ khởi động ô tô, bộ lưu trữ năng lượng ngoài lưới như bạn sử dụng với các tấm pin mặt trời và nguồn điện liên tục cho máy tính và các thiết bị khác

Cách làm chậm quá trình tự xả của pin

Như đã nói, bạn không thể ngăn hoàn toàn quá trình tự xả của pin, nhưng lại có thể thực hiện một điều đơn giản trên tất cả các loại pin để giảm tốc độ xả: giữ cho chúng ở trạng thái mát mẻ.

Cho dù bạn đang cố gắng giữ cho pin lithium-ion hay NiMH trữ điện lâu hơn, hãy cố gắng giữ cho pin mát hết sức có thể.

Tất nhiên không cần cực đoan đến mức đặt pin của bạn vào ngăn đá (vấn đề ngưng tụ khi đưa pin vào và lấy ra khỏi ngăn đá có thể gây ra sự cố nghiêm trọng cho mạch điện tiên tiến bên trong pin sạc hiện đại), nhưng hãy làm mọi cách có thể để tránh hiện tượng quá nhiệt.

Để làm như vậy, bạn có thể cân nhắc sạc và cất giữ pin dụng cụ điện ở những khu vực mát mẻ, thoảng khí, thay vì để chúng trong một nơi biệt lập, ngột ngạt. Bạn cũng nên để các thiết bị điện tử ra khỏi ô tô đang nóng và cất chúng ở nơi mát nhất trong nhà nếu chúng không được sử dụng trong một thời gian.

Nếu pin xả nhanh đến mức bạn luôn phải kết nối bộ sạc để đảm bảo chúng sẵn sàng sử dụng khi cần, thì đã đến lúc thay thế. Pin xuống cấp theo thời gian, ngay cả khi được bảo quản tốt nhất và nếu pin không còn giữ điện nữa, nó nên được tái chế và thay thế.