Những điều cần biết về pin trên thiết bị di động

pin là phụ kiện quan trọng cần được quan tâm trên các thiết bị di động, đặc biệt khi chọn mua cho nhu cầu di chuyển nhiều.

• 4 cách kéo dài thời lượng pin máy ảnh

Pin là phụ kiện đáng được quan tâm trên các thiết bị di động - Ảnh: PCWorld

Với sự phát triển của công nghệ, phần cứng trên thiết bị di động ngày càng được nâng cấp đáng kể về tốc độ vi xử lý, màn hình lớn, độ phân giải cao, khả năng xử lý đa nhân... Theo đó, pin cũng là một phụ kiện đang được các nhà sản xuất quan tâm nhiều nhất để đáp ứng được khả năng tiêu thụ năng lượng của phần cứng.

Trong khuôn khổ bài viết này, Nhịp sống số sẽ giới thiệu với các bạn những điều cần biết khi sử dụng pin trên thiết bị di động.

Công nghệ sản xuất pin

Hầu hết thiết bị di động hiện nay sử dụng pin sạc Lithium Ion (viết tắt Li-ion), cấu tạo gồm một cặp điện cực và chất điện phân bên trong. Cặp điện cực được chế tạo từ Lithium, than chì hoặc có thể là các dây nano, nhưng hầu như đều phụ thuộc vào tính chất hóa học của ion Lithium.

Pin Li-ion là loại pin sử dụng nhiều nhất trong điện tử tiêu dùng (ngoài ra còn được sử dụng trong khoa học quân sự, hàng không vũ trụ và các loại xe điện) vì khả năng lưu trữ năng lượng lớn nhất trong một diện tích nhỏ cho phép.

Với khả năng lưu trữ năng lượng lớn, lại có phản ứng hóa học bên trong, các nhà khoa học cho rằng loại pin Li-ion như một lò phản ứng năng lượng nhỏ vì có khả năng giải phóng năng lượng ở nhiệt độ cao, có khả năng gây cháy, nổ ở nhiệt độ quá mức cho phép. Vậy nên trên các chuyến bay đều có những khuyến cáo người dùng không nên gói gém pin trong hành lý để tránh những sự cố đáng tiếc.

Năng lượng được tính bằng công suất của pin theo thời gian (watt/giây hoặc kW/giờ). Dung lượng của pin được tính bằng mili-ampe/h (mAh). Ví dụ, BlackBerry Z10 dùng pin Li-ion 1800mAh, có thể sản sinh 1.800 mA trong một giờ hoặc 1mA trong 1.800 giờ.

Đó là con số nhà sản xuất ghi trên pin. Trong thực tế, nhà sản xuất sẽ quan tâm đến mật độ năng lượng hơn là khái niệm năng lượng. Mật độ năng lượng được tính bằng Wh/kg (watt/kilogam).

Ví dụ, mật độ năng lượng của pin Li-on là 110-160Wh/kg, trong khi đó pin Ni-Mh chỉ 60-120Wh/kg. Nôm na, khái niệm mật độ năng lượng cho biết được có “bao nhiêu năng lượng” mà 1kg pin có thể lưu trữ được.

Pin Li-ion có lợi thế nhỏ, nhẹ, đồng nghĩa với thiết bị dùng nó sẽ nhỏ nhẹ và có thời lượng pin lâu hơn - Ảnh: PCWorld

* Nhịp Sống Số: Các thuật ngữ smartphones thường gặp

Thời lượng sử dụng pin

Tuổi thọ của pin trên các thiết bị di động không đơn thuần là việc quy đổi con số mà nhà sản xuất ghi trên pin sang thời gian sử dụng. Tuổi thọ pin phụ thuộc rất nhiều vào hiệu năng của thiết bị. Rõ ràng khi các thiết bị được cung cấp vi xử lý đa nhân, màn hình lớn, độ phân giải cao, hoạt động hết công suất thì thiết bị sẽ tiêu tốn năng lượng nhiều hơn khi ở trạng thái “ngủ đông” (stand-by) hay trạng thái chờ (màn hình tắt, ngắt các kết nối như WiFi, Bluetooth…).

Theo đó, một trong những khuyến cáo của nhà sản xuất để có thể tiết kiệm pin là: chỉnh độ sáng màn hình xuống thấp vừa phải, tắt các kết nối khi không sử dụng. Trên các hệ điều hành cho di động hiện nay đều có các phần mềm theo dõi mức độ tiêu thụ pin, dựa vào đó người dùng có thể tùy chỉnh để đưa pin luôn ở trạng thái an toàn khi cần thiết.

Tính toán thời gian sử dụng pin Như đã đề cập, việc tính toán tuổi thọ/thời gian sử dụng pin khá phức tạp, nó không chỉ phụ thuộc dung lượng của pin mà còn phụ thuộc khả năng tải của phần cứng của thiết bị di động (quá trình xử lý/hoạt động của từng bộ phận tiêu tốn hết bao nhiêu năng lượng (dòng điện)). Về cơ bản, tuổi thọ của pin được tính như sau: Thời lượng pin (h) = (dung lượng pin - mAh) / (dòng điện qua thiết bị - mA) Nghĩa là pin có dung lượng 1800mAh cung cấp cho thiết bị di động hoạt động liên tục, tiêu thụ khoảng 200mAh (0.2 Ah) thì pin có thể sử dụng trong 9 giờ. Trong trường hợp máy ở chế độ chờ, dòng điện tiêu tốn chỉ 20mAh thì thời lượng chờ của pin là 90g (3,75 ngày). Tùy thuộc vào phần cứng của thiết bị và số lượng chương trình đang hoạt động mà ta có thể tính toán ra thời gian sử dụng tương đối của pin.

Kiểm soát quá trình tiêu thụ cũng như quá trình sạc pin

Trên tất cả thiết bị di động hiện nay, hệ điều hành bên trong đều cung cấp khả năng kiểm soát các chu kì nạp/xả điện năng của pin. Một cách dễ hiểu, quá trình kiểm soát này sẽ không cho phép pin được sạc đầy quá nhanh và tiêu tốn quá nhiều năng lượng trong một thời gian ngắn. Bởi vì trong quá trình sạc/tiêu thụ năng lượng, các phản ứng hóa học bên trong pin diễn ra, nếu các phản ứng xảy ra quá nhanh (phản ứng nhanh sẽ nạp được năng lượng cao, tỉ lệ thuận với nhiệt độ) sẽ làm tăng nhiệt độ của pin và có thể dẫn đến cháy nổ.

Một ví dụ khi theo dõi quá trình sạc pin trên điện thoại Samsung Galaxy Note 2. Galaxy Note 2 sạc đầy trong vòng bốn giờ (240 phút), quá trình sạc diễn ra khá nhanh trong hơn hai giờ đầu, dòng điện giảm dần về 0 khi pin được sạc đầy. Trong thời gian từ giờ thứ 3 trở đi, khi pin gần đạt đến mức 100%, quá trình sạc diễn ra rất chậm. Điều này cho phép cân bằng các yếu tố nhiệt độ, dòng điện để đảm bảo pin được an toàn tuyệt đối.

* Một lời khuyên khi sạc các thiết bị di động: Mặc dù thiết bị sẽ ngắt quá trình nạp điện khi pin ở mức 100% nhưng để đảm bảo sự cố, người dùng nên rút sạc ngay khi pin đầy, không nên chủ quan vào khả năng xử lý của hệ điều hành.

Công nghệ sản xuất pin hiện nay và tương lai

Hệ thốn pin Nectar Fuel Cell có thời gian sử dụng lên đến hai tuần - Ảnh: PCWorld

Công nghệ phần cứng luôn được cải thiện, do vậy pin cũng được các nhà sản xuất quan tâm chặt chẽ để có thể đáp ứng nhu cầu phần cứng. Rất nhiều phòng thí nghiệm trên toàn thế giới đang ngày đêm nghiên cứu để đưa ra những chuẩn/loại pin mới thay thế loại pin Li-ion hiện tại nhằm giảm nguy cơ cháy nổ, tăng mật độ năng lượng (dung lượng), giảm kích thước của pin.

* Xem: Pin thế hệ mới: co giãn và sạc không dây

Điển hình của các công nghệ mới đang được nghiên cứu, thì loại pin sử dụng “siêu tụ điện” là loại hấp dẫn nhất. Điểm nổi bật của loại pin dùng siêu tụ điện này là khả năng sạc rất nhanh và quá trình phản ứng hóa học bên trong diễn ra khá chậm. Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu, loại pin siêu tụ điện này có thời gian sử dụng rất thấp, đang đi ngược lại nhu cầu hiện tại của các thiết bị di động.

Thêm một loại nữa, hệ thống pin sử dụng các cell năng lượng có khả năng dùng hydrogen để tạo ra điện (được sử dụng trong pin Nectar Fuel Cell) đã được giới thiệu tại triển lãm công nghệ CES 2013 trong tháng 1 vừa qua có thể dùng được trong vòng hai tuần. Tuy nhiên, kích thước của loại pin này vẫn còn khá lớn nên chưa thể cung cấp được cho các loại thiết bị di động yêu cầu kích thước nhỏ gọn hiện nay.