Pin Lithium Ion
Hiểu rõ hơn về pin để dùng bền hơn.
Pin lithium được dùng khắp nơi quanh ta: máy chụp hình, máy quay phim, điện thoại, máy tính, headphone, loa, đồ chơi, vợt bắt muỗi, xe điện... Tuổi thọ của pin ảnh hưởng đến chi phí sử dụng các món đồ điện tử, những món đồ nhỏ gọn thì không thể thay pin được nên khi pin hư thì phải bỏ luôn. Các nhà sản xuất thường công bố rằng tuổi thọ của pin lithium là 1000 chu kỳ sạc, tức là sau mỗi lần sạc thì cục pin bị giảm khả năng tích điện một chút và sau 1000 lần sạc thì khả năng tích điện của cục pin chỉ còn 80% so với ban đầu. Tuy nhiên tui rất nghi ngờ số 1000 lần sạc đó. Nếu mỗi ngày sạc một lần thì sau 1000 ngày, tức là gần ba năm, cục pin mới giảm đi một chút. Trong thực tế, tui thấy pin giảm khả năng tích điện rất nhanh.Hiểu rõ hơn về chu kỳ sạc
Một chu kỳ sạc được tính là một lần sạc pin từ khi không còn điện tới khi đầy điện, tức là từ 0% tới 100%. Xem kỹ hơn nữa thì một chu kỳ sạc đó trải qua hai giai đoạn:
- giai đoạn đầu gọi là CC (constant current, dòng điện không đổi), điện thế của cục pin tăng dần trong giai đoạn này, kết thúc giai đoạn này thì pin đã được sạc đến 80% khả năng tích điện,
- giai đoạn sau gọi là CV (constant voltage, điện thế không đổi), dòng điện giảm dần trong giai đoạn này.
Tuổi thọ của pin không giảm đều trong hai giai đoạn. Giai đoạn CV chỉ sạc thêm có 20% điện năng nhưng lại gây hại tới 0,74 chu kỳ sạc.
Sạc đến bao nhiêu?
Vì lý do trên, rất nhiều tài liệu khuyên người sử dụng chỉ nên sạc pin lithium đến 80% thôi, đừng sạc đến 100%. Nhưng người sử dụng không có cách gì làm cho các máy ngừng sạc đúng lúc pin đã được 80%. Các máy đều sạc đến 100% mới ngừng và bật đèn báo cho người dùng biết.
Gần đây iOS của Apple đã cho người dùng chọn ngừng sạc ở mức 80%, đó gọi là optimized battery charging.
Trên Google Play Store có một app giúp người dùng chọn mức ngừng sạc thấp hơn 100%, nhưng app đó cần chạy với quyền root, tức là không dùng được với phần lớn người dùng Android. Khi nào Android mới cho người dùng chọn mức sạc như iOS?
Trên máy laptop dùng Linux, dù có quyền root cũng không ngừng sạc khi pin chưa đủ 100% vì mạch điện không được thiết kế để ngừng sạc khi pin chưa đầy. Hơn 15 năm trước, tôi có thấy một máy IBM Thinkpad cho phép ngừng sạc ở mức người sử dụng chọn, tất nhiên là máy đó đắt tiền hơn những máy khác.
Theo lý thuyết, nếu máy có thể ngừng sạc pin ở mức 80% thì tuổi thọ pin sẽ rất dài khi ta thường xuyên cắm điện. Khi máy được cắm điện và ngừng sạc pin ở mức 80% thì máy hoàn toàn dùng điện từ bên ngoài, pin không bị giảm điện năng nên không phải sạc lại, tức là không hao một chút chu kỳ sạc nào hết.
Khi nào sạc?
Tóm lại là chỉ nên sạc đến 80%. Nhưng khi pin giảm đến mức nào thì nên sạc? Về lý thuyết thì sạc từ mức nào dưới mức 80% cũng hại pin theo tỷ lệ điện năng sạc vào, nên ta có thể cắm sạc bất cứ lúc nào tiện, miễn là nhớ ngừng sạc ở mức 80%. Tuy nhiên nếu ta cắm sạc khi pin còn gần mức 80% thì hơi bất tiện vì cứ phải cắm vào rồi rút ra nhiều lần. Thôi thì nếu chưa phải cầm máy đi xa nguồn điện lâu thì chúng ta cứ dùng cho pin xuống thấp cũng không hại gì. Trong hình bên cho thấy khi sạc pin từ mức 20% lên 80%, pin bị gây hại 0,09 chu kỳ sạc. Giả sử mỗi ngày chúng ta dùng đến khi pin còn 20% và sạc đến mức 80% hai vòng thì pin chỉ bị hại có 0,18 chu kỳ sạc và sau một năm chỉ bị hại có 65,7 chu kỳ sạc. Dùng như vậy thì chúng ta có thể giữ pin tốt tới 4-5 năm.
Hai hình trên được chụp từ app AccuBattery. App này sẽ phát ra một tiếp bíp để nhắc khi pin đã sạc đến mức mà người sử dụng chọn. Khi dùng app được chừng một tuần thì app sẽ tính ra được khả năng tích điện hiện thời của pin là bao nhiêu so với lúc mới xuất xưởng.
Máy netbook Gateway của tôi vừa bị hư mất pin sau khi dùng gần 20 tháng từ cuối năm 2011, thật đoản thọ. Pin này do Sanyo sản xuất. Trước khi chết đột ngột, dung lượng của nó đã giảm từ 4400 mAh xuống chừng 2340 mAh (còn 53%).
Đem đến công ty Khang Minh để thay cell thì mới lòi ra thêm một chuyện rắc rối nữa: sáu cell Lion trong khối pin đó có đường kính nhỏ hơn kích thước cell thông dụng 18650 nên không thể gắn lại sáu cell mới.
Ráng lắm thì chỉ gắn được ba cell mới vào trong vỏ khối pin, và để kéo dài thời gian dùng máy không cắm điện thì phải chọn loại cell dung lượng 2800 mAh với giá 150.000 ₫/cell thay vì 2200 mAh giá 100.000 ₫/cell. Ngay cả khi gắn có ba cell, cái vỏ cũng hơi phồng lên so với trước, gắn khối pin vào máy hơi vướng.
Lần sạc đầu tiên sau khi thay cell, đồ thị do gnome-power-statistics vẽ cho thấy sạc đến 69% thì đột ngột đổi thành 100%. Có lẽ là do trong cell có chứa một ít điện mà mạch quản lý pin thì bị reset nên nghĩ rằng cell không có điện. Sau khi sạc đầy, dùng máy cho pin cạn dần đến 4% thì tắt máy.
Cắm điện sạc lại lần thứ hai, máy đọc ra dung lượng pin chỉ còn 2650mAh. Sạc đầy, lại dùng máy cho pin cạn dần đến 4% thì tắt máy.
Cắm điện sạc lại lần thứ ba, máy đọc ra dung lượng pin chỉ còn 2647mAh. Sạc đầy, lại dùng máy cho pin cạn dần đến 0% cho máy tự tắt.
Cắm điện sạc lại lần thứ tư, máy đọc ra dung lượng pin vẫn còn 2647mAh.
Đọc lại trang Battery University thì thấy việc giảm dung lượng còn 53% có thể do nguyên nhân là pin thường xuyên ở tình trạng đầy điện, điện thế cao nhất. Để làm chậm tốc độ giảm dung lượng thì nên để pin chứa 40% thôi. Đối với người dùng máy tính xách tay mà thường có điện để cắm vào máy thì nên giữ pin ở mức 40%. Máy netbook này không thể tự ngừng sạc ở mức 40%, như vậy muốn giữ pin bền thì phải tháo ra khỏi máy khi nó được sạc đến 40%, trước khi rút điện thì lại gắn pin vào!
Máy IBM/Lenovo ThinkPad có thể tự ngừng sạc ở một mức đặt trước, như vậy những người thường dùng máy với điện thì đặt cho nó ngừng sạc ở mức 40%, nhưng phải nhớ đổi mức để sạc đầy trước khi đến nơi không thể cắm điện. Nói đến IBM ThinkPad, trong nhà có một cái ThinkPad R50e dùng từ năm 2005, pin do Sony sản xuất. Do thường cắm điện khi dùng, sau tám năm, mới chỉ có 195 lần xả-sạc, dung lượng pin giảm từ 4400 mAh xuống 1620 mAh, tốt ngoài sức tưởng tượng. Cũng ThinkPad, có một cái T41 xài năm 2005, sau một năm pin chỉ còn 70% dung lượng.
Một số tính chất của pin:
- Dung lượng thiết kế (design capacity, design energy): mức năng lượng tối đa pin có thể giữ lúc mới xuất xưởng, thể hiện bằng số mAh hoặc Wh (lấy số mAh nhân cho điện thế thiết kế)
- Dung lượng (full charge capacity, energy when full): mức năng lượng tối đa pin có thể giữ, đã giảm so với (1) vì vấn đề tuổi tác
- Dung lượng hiện có (capacity, energy, remaining capacity, remaining energy): mức năng lượng đang có trong pin
- Điện thế thiết kế (design voltage): điện thế trung bình khi phát điện, thể hiện bằng số V hay mV
- Điện thế hiện tại (voltage, present voltage): điện thế hiện thời khi đang sạc hay đang phát điện
- Cường độ dòng điện (current): dòng điện chảy vào hay chảy ra khỏi pin, thể hiện bằng số mA hoặc A
- Công suất (rate, power, wattage): bằng (5) nhân với (6)
* Những kinh nghiệm khác