Pin điện

Pin, từ gốc tiếng Pháp pile và trong tiếng Anh là 'battery', là một hay nhiều tế bào điện hóa (electrochemical cell) chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện năng. Kể từ khi được phát minh lần đầu tiên ('pin Volta') năm 1800 bởi Alessandro Volta, pin đã trở thành nguồn cung cấp năng lượng phổ biến cho nhiều thiết bị trong gia đình cũng như các ứng dụng công nghiệp. Theo thống kê năm 2005, ngành công nghiệp pin đạt doanh thu 48 tỷ USD mỗi năm với tốc độ tăng trưởng 6% hàng năm.

Có hai loại pin: pin sơ cấp (dùng một lần) được thiết kế để sử dụng một lần rồi bỏ đi, và pin thứ cấp (có thể sạc lại) được thiết kế để sạc nhiều lần. Các pin nhỏ được sản xuất cho các thiết bị tiêu thụ ít năng lượng như đồng hồ đeo tay; trong khi các pin lớn có thể cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông điện như xe máy điện, ô tô điện, hoặc các hệ thống lưu trữ năng lượng.

Pin phổ biến nhất hiện nay là pin lithium, với hiệu suất cao và tuổi thọ dài, thường được sử dụng cho hầu hết các thiết bị hiện đại cần lưu trữ điện.

Lịch sử

Nhà vật lý người Ý, Alessandro Volta, đã phát minh và mô tả pin điện hóa đầu tiên, gọi là cọc voltaic, vào năm 1800. Thiết bị này bao gồm nhiều tấm đồng và kẽm, ngăn cách bằng các đĩa giấy thấm nước muối, có khả năng tạo ra dòng điện ổn định trong một thời gian dài. Volta không nhận ra rằng điện áp xuất phát từ phản ứng hóa học; ông tưởng rằng các tế bào của mình là nguồn năng lượng vô tận, và những vấn đề ăn mòn tại các điện cực chỉ là phiền phức tạm thời, chứ không phải là kết quả không thể tránh khỏi của hoạt động, như Michael Faraday đã chỉ ra vào năm 1834.

Mặc dù pin đầu tiên có giá trị cao cho mục đích thử nghiệm, nhưng trên thực tế, điện áp của chúng dao động và không thể cung cấp dòng điện lớn trong thời gian dài. Tế bào Daniell, được phát minh vào năm 1836 bởi nhà hóa học người Anh John Frederic Daniell, là nguồn điện thực tế đầu tiên, trở thành tiêu chuẩn công nghiệp và được áp dụng rộng rãi cho các mạng lưới điện báo. Nó bao gồm một nồi đồng chứa dung dịch sunfat đồng, trong đó được đặt một thùng đất nung chứa đầy axit sulfuric và điện cực kẽm.

Những tế bào ướt sử dụng chất điện phân lỏng, dễ bị rò rỉ và tràn nếu không được bảo quản đúng cách. Nhiều người đã dùng lọ thủy tinh để chứa các thành phần của chúng, khiến chúng dễ vỡ và nguy hiểm. Những đặc điểm này làm cho các tế bào ướt không phù hợp với thiết bị di động. Vào cuối thế kỷ XIX, sự ra đời của pin khô, thay thế chất điện phân lỏng bằng một hỗn hợp sền sệt, đã làm cho thiết bị điện di động trở nên khả thi.