Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
LỜI CẢM ƠN
Đề tài về sạc nhanh pin Lithium-ion còn khá mới mẻ với sinh viên chúng em. Để
nghiên cứu đòi hỏi phải tìm tòi, nghiên cứu rất nhiều tài liệu chủ yếu là tài liệu nước
ngoài, nhất là yêu cầu với chế độ sạc nhanh. Nhưng được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận
tình của Thầy Lê Quốc Huy em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp theo yêu cầu được
giao.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Khoa Điện cũng như trong Bộ môn
Tự động hóa và đặc biệt là Thầy Lê Quốc Huy đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ
án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày tháng 06 năm 2015.
Sinh viên thực hiện
MỤC LỤC
Đề mục Trang
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 1
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Đề tài đồ án
1
Lời cảm ơn
3
Mục lục
4
Lời mở đầu
7
Chương 1: TỔNG QUAN XE ĐẠP, XE MÁY, Ô TÔ ĐIỆN
8
1.1 Nhu cầu sử dụng xe điện hiện nay
8
1.1.1 Vì sao lại sử dụng xe điện?


SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 2
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Chương 3: CÔNG NGHỆ SẠC VÀ SẠC NHANH PIN LITHIUM-ION 29
3.1 Sạc pin li-on 29
3.1.1 Quá trình sạc ổn dòng 30
3.1.2 Quá trình sạc ổn áp 31
3.1.3 Over-charging và over-discharging của pin li-on 31
3.1.4 Một số nguyên tắc khi sạc pin li-on 32
3.2 Tốc độ sạc và xã của pin 32
3.3 Chế độ sạc nhanh pin li-on 33
3.3.1 Phân loại các chế độ sạc pin 34
3.3.2 Điều kiện để sạc nhanh pin li-on 34
3.3.3 Ảnh hưởng của sạc nhanh đến tuổi thọ pin 35
3.4 Nhận xét 35
Chương 4:
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC
& TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 36
4.1 Khái quát về các bộ biến đổi DC-DC 36
4.2 Bộ biến đổi Buck và nguyên lý hoạt động 36
4.3 Vi điều khiển PIC16F677A 40
4.3.1 Sơ đồ khối VĐK PIC16F877A 40
4.3.2 Chức năng các chân của VĐK PIC16F877A 42
4.3.3 Phương pháp điều biến độ rộng xung PWM 44
4.3.3.1 Giới thiệu phương pháp 44
4.3.3.2 Nguyên lý phương pháp 44
4.3.4 Giới thiệu về ADC của PIC16F877A 46
Chương 5: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN, MẠCH ĐỘNG LỰC
VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH SẠC PIN LI-ON 48
5.1 Sơ đồ khối hệ thống mạch sạc pin li-on 48
5.2 Tính toán, thiết kế mạch động lực 49

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ hiện đại, đặc biệt là
công nghệ điện tử dẫn đến sự ra đời hàng loạt các loại thiết bị di động như máy tính
xách tay, điện thoại di động, xe đạp, xe máy, ô tô điện. Để đảm bảo các thiết bị hoạt
động tốt cần phải có những nguồn năng lượng phù hợp, có dung lượng lớn, hiệu suất
cao, có thể dùng lại nhiều lần và đặc biệt gọn, nhẹ, an toàn. Việc ra đời các loại
pin/acquy đã đáp ứng phần nào yêu cầu trên. Trong nhiều năm các loại pin NiCd
(Nikel Cadimium) và sau đó là NiMH (Nikel Metal Hydride) được sử dụng rất rộng
rãi. Các loại pin Lithium ion (Li-ion) xuất hiện trên thị trường từ đầu những năm 90
của thế kỉ trước và đã chiếm lĩnh thị trường nhờ nhiều ưu điểm nổi bật, nhất là dung
lượng cao hơn. Năm 2003 thị trường pin toàn cầu đoạt danh thu 30 tỉ USD và vẫn tiếp
tục tăng trưởng, với pin Li-ion mức tăng trưởng đạt từ 6% - 8%.
Mặc dù đã được thương mại hóa rộng rãi trên thị trường nhưng công trình khoa học
nghiên cứu về pin Li-ion vẫn được tiếp tục tiến hành nhằm nâng cao hiệu suất, dung
lượng, tính an toàn của pin cũng như giảm giá thành sản phẩm. Bên cạnh đó một vấn
đề thực tiễn đặt ra là làm cách nào để sạc pin một cách hiệu quả và nhanh nhất để tiết
kiệm thời gian. Được sự hướng dẫn của thầy Lê Quốc Huy chúng em đã đi đến tìm
hiểu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi
điều khiển”, ứng dụng thực tế được nhắm đến ở đây là thiết kế mạch sạc pin Li-ion
trong xe đạp điện.
Trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp
từ các thầy cô và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Lê Quốc Huy đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này
trong thời gian quy định.
Đà Nẵng, ngày tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 5
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Chương 1: TỔNG QUAN XE ĐẠP, XE MÁY, Ô TÔ ĐIỆN
1.1 Nhu cầu sử dụng xe điện hiện nay.
1.1.1 Vì sao lại lựa chọn sử dụng xe điện?

đầy hết 0,65 số điện (Wh). 0,65 Wh x
2.000 đồng = 1.300 đồng.
Như vậy đi hết 1km chỉ hết 14,4 đồng.
Đổ đầy bình xăng đi được 210 km, 1
bình đầy là 5,5 lít. 5,5 lít x 26.150 đ/1 lít
= 144.000 đồng.
Như vậy đi hết 1 km hết 685,71 đồng
Hình 1.1: Ưu điểm của xe điện so với xe máy.
Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của xe điện là giới hạn chạy cho một lần sạc là
chưa cao (tối đa khoảng 90 km với xe HKBIKE zinger extra), và một lần sạc đầy có
thể tốn nhiều thời gian (khoảng 6h)…
1.2 Giới thiệu về các loại xe điện trên thị trường trong và ngoài nước.
1.2.1 Xe ô tô.
1.2.1.1 Xe ô tô lai điện-động cơ đốt trong.
Hình 1.2: Xe ô tô lai điện-động cơ đốt trong.
Xe hybrid, thường được gọi là xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn
động lực: Động cơ đốt trong và động cơ điện. Hoạt động của xe này là sự kết hợp hoạt
động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện sao cho tối ưu nhất. Một bộ điều khiển sẽ
quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và
khi nào cả hai cùng hoạt động.
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 7
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Ví dụ một lợi ích rõ ràng của xe lai ở điều kiện đường xá Việt Nam là: khi gặp đèn
đỏ, hay khi kẹt xe thì trên xe lai, không có động cơ nào hoạt động do đó không mất
mát công suất vô ích.
Sự nỗ lực đáng kể nhất trong sự phát triển và thương mại hóa xe lai điện được tạo
ra bởi các nhà sản xuất người Nhật. Năm 1997 Toyota đã cho ra mắt dòng sedan Prius
ở Nhật, Honda cũng cho ra dòng xe Civic và Civic Hybrid. Những chiếc xe trên hiện
đang lưu thông trên toàn thế giới. Chúng có thể đạt đến tính năng tiêu thụ nhiên
liệu tuyệt hảo. Toyota Prius và các dòng xe Honda có một giá trị lịch sử vì chúng là

dùng cho xe điện được nạp bằng nguồn điện từ 90 đến 204V. Với xe điện sản xuất
trong nước, bình ắc-quy được sử dụng thường là hàng của Nhật, có độ trữ lâu, chất
lượng ổn định. Ngược lại bình ắc-quy xe điện nhập từ Trung Quốc hay bị hư, chảy
nước và cháy. Nay người ta thay thế acquy bằng pin lithium ion khắc phục được
nhược điểm trên và có kiểu dáng rất bắt mắt: Mẫu xe máy điện mang tên EVINO được
Yamaha mô tả là chiếc xe dành cho khách hàng thường xuyên phải di chuyển trên các
quãng đường ngắn, mong muốn một chiếc xe máy điện có giá cả phải chăng.
EVINO có kích thước tổng thể 1.675 mm dài, 645 mm rộng và 1.005 mm cao, sử
dụng pin lithium-ion.
Hình 1.4: Xe máy điện EVINO.
1.2.3 Xe đạp điện.
Trên thị trường hiện nay loại phương tiện xe điện phổ biến nhất là xe đạp điện,
một số nước phát triển ở Châu Á cũng đã và đang phát triển mạnh loại phương tiện
như xe đạp điện và xe mô tô điện …. Việc phát triển hệ thống xe đạp điện dựa trên cơ
sở nhu cầu thực tế của người sử dụng. Một xe điện nói chung thì nhược điểm lớn nhất
chính là nguồn điện cung cấp cho xe hoạt động, chính vì vậy việc phát triển các loại xe
mô tô điện hay xe ô tô điện lại kém phát triển hơn xe đạp điện. Chính vì các yếu tố về
nguồn điện cung cấp, quãng đường di chuyển ngắn, phương tiện nhỏ gọn và tốc độ
vừa phải là ưu điểm lớn để ngành sản xuất xe đạp điện ngày càng phát triển. Nhiều
loại xe đạp điện ra đời với nhiều tính năng và có tính thẩm mỹ cao. Các nhà sản xuất
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 9
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
dã cho ra đời nhiều dòng xe đạp điện khác nhau với nguồn nhiên liệu được cung cấp
bởi ác quy hoặc pin như là NIJIA, XMEN, ZOOMER, GIANT, AIMA, HKBIKE…
trong đó nổi trội lên có dòng xe đạp điện sử dụng pin Lithium-ion của AIMA và
HKBIKE. Kiêu hãnh và lộng lẫy là các mĩ từ chính xác nhất để miêu tả chiếc xe đạp
điện HKBIKE zinger extra. Xe được thiết kế theo phong cách hiện đại trẻ trung và tinh
tế. Hòa trộn với yếu tố thẩm mỹ chiếc xe đạp zinger extra còn được trang bị những
công nghệ tân tiến nhất tạo nên một chiếc xe hoàn hảo, đầy đam mê và chinh phục
không giới hạn.

thể đi xa hơn. Pin Lithium-ion có ưu điểm là mật độ năng lượng cao gấp nhiều lần so
với ắc quy. Do vậy, cùng một kích thước và khối lượng, pin có thể cung cấp được
công suất điện cao hơn rất nhiều ắc quy. Tức là, quãng đường đi được của xe cũng xa
hơn rất nhiều, thậm chí đến hàng trăm Kilomet nếu có những cải tiến đột phá và được
sản xuất trên dây chuyền hiện đại.
Như vậy, có thể khẳng định, trên thị trường xe điện Việt Nam hiện nay, chỉ xe điện
nào áp dụng pin Lithium-ion mới có thể đi được xa hơn:
Các hãng sản xuất xe điện và sản phẩm xe điện sử dụng pin li-on tại VIỆT NAM:
1.3.1 HKBIKE:
1.3.1.1 Xe đạp điện ZINGER extra của HKBIKE.
Đây là dòng xe điện có khả năng nâng cấp quãng đường đi được lên tới 90 km/lần
sạc như xe điện Zinger Extra của HKBike. Hãng xe điện HKBike được biết đến là
thương hiệu đầu tiên mang pin Lithium-ion - công nghệ FLiP cải tiến đến với người
tiêu dùng. Cấu tạo bên trong pin Lithium-ion - công nghệ FLiP trên xe điện HKBike.
Pin Lithium-ion công nghệ FLiP được sản xuất khép kín, nghiêm ngặt tại một trong
những nhà máy sản xuất pin Lithium-ion lớn nhất châu Á. Cấu tạo bên trong của pin
chứa 13 phôi pin nhỏ gồm 50 lá đồng ép mỏng, sau đó bọc kín bằng thép nguyên khối,
hàn khắc bằng laser trong 45 ngày tại nhà máy sản xuất. Bọc bên ngoài là lớp nhựa
ABS và PC có khả năng chịu nhiệt, chống va đập đảm bảo tuyệt đối cho pin. Chính vì
vậy, pin xe đạp điện của hãng hoạt động rất bền bỉ, tuổi thọ trung bình khoảng 6 năm.
Quãng đường 90km/lần sạc của xe điện HKBike Zinger Extra cũng được tổ chức Kỷ
lục Việt Nam cấp bằng xác nhận ky lục. Trọng lượng của pin trên xe HKBike chỉ 6 kg,
nhẹ hơn rất nhiều. Lợi thế này không chỉ tăng tính linh động giúp người dùng có thể
tháo lắp pin ra sạc ở bất cứ đâu mà còn đóng góp lớn vào thiết kế xe nói chung. Nhờ
vậy, thiết kế tối giản và thanh thoát đi khá nhiều.[1]
Thông số sản phẩm:
Kích thước:
Dài x Rộng x Cao 1640 mm x 600 mm x 1090 mm
Chiều cao yên xe 745 ~ 900 mm
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 11

• Loại pin Pin Lithium-ion - Công nghệ Flip
• Sạc điện tự động ngắt khi đầy
• Thời gian sạc 6 h
• Công suất 250 W
• Điện áp động cơ 48 V
• Điện áp vào 220 V – 50 Hz
TRỌNG LƯỢNG
Trọng lượng xe 40 kg
Tải trọng 180 kg
1.3.2 AIMA. [3]
Là dòng xe đạp điện đang từng bước chiếm lĩnh và di vào thị trường Việt Nam với
các sản phẩm xe phong phú có sử dụng công nghệ pin li-on:
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 12
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
1.3.2.1 ED210E.
Pin: Lithium Ion 48 V/12 Ah
Động cơ: Mô-tơ bánh sau 240 W
Tiêu chuẩn đóng gói (DàiXRộngXCao): 1550x660x1040 mm
Kích thước lốp trước/sau 18x1,75 inch
Trọng lượng xe: 32 kg
Tải trọng: ≥75 kg
Tốc độ tối đa: 25 km/h
Thời lượng sạc pin: 2-6 h
Tiêu hao năng lượng điện sau 100km: <=1,2 kWh
Quãng đường đi được sau khi sạc đầy: >60km
Phanh: Phanh trống
1.3.2.2 ED318 .
Pin: Lithium Ion 48V/12Ah
Động cơ: 240 W
Tiêu chuẩn đóng gói (Dài X Rộng X Cao): 1600X690X1050 mm

Thời lượng sạc pin: 2-6H
Tiêu hao năng lượng điện sau 100km: <=1,2 kWh
Quãng đường đi được sau khi sạc đầy: >60 km
Phanh: Phanh trống
1.3.2.5 SPEED.
Tên xe: Speed
Pin: Lithium Ion 36V/10 Ah
Động cơ: 200 W
Tiêu chuẩn đóng gói (DàiXRộngXCao): 1500x620x1020 mm
Kích thước lốp trước/sau 20x1,75 inch
Trọng lượng xe: 20 kg
Tải trọng: ≥75 kg
Tốc độ tối đa: 25 km/h
Thời lượng sạc pin: 2-6 h
Tiêu hao năng lượng điện sau 100km: <=1,2 kWh
Quãng đường đi được sau khi sạc đầy: >60 km
Phanh: Phanh trống
1.3.2.6 ED210.
Tên xe: ED210E
Pin: Lithium Ion 48V/12Ah
Động cơ: Mô-tơ bánh sau 240 W
Tiêu chuẩn đóng gói (DàiXRộngXCao): 1550X660X1040 mm
Kích thước lốp trước/sau 18x1,75 inch
Trọng lượng xe: 32 kg
Tải trọng: ≥75 kg
Tốc độ tối đa: 25 km/h
Thời lượng sạc pin: 2-6 h
Tiêu hao năng lượng điện sau 100km: <=1,2 kWh
Quãng đường đi được sau khi sạc đầy: >60 km
Phanh: Phanh trống

Điện áp 220v - 50Hz
Trọng lượng xe 60 kg
Khả năng chở vật nặng 140kg
Bảo vệ sụt áp 41V
Bánh xe trước sau thiết kế lốp đặc không săm, rộng hơn, bám đường hơn. 90/90 - 12
Giảm sóc có giảm xóc trước tạo sự mềm mại khi di chuyển
Chắn bùn thiết kế rộng và lớn hơn so với mẫu sản phẩm trước đó
Gương hậu đã thiết kế cải tiến thêm 2 gương chiếu hậu rất an toàn so với mẫu trước
đó.
Yên xe thiết kế rộng và dài, rất êm ái và thoải mái khi ngồi
Cốp xe thiết kế rộng rãi để đồ
Đèn pha trước và sau soi xa và rộng hơn.
Tay ga làm việc ở 2 chế độ: thường và Sport (Đi được 60km)
 Kết luận:
• Xe đạp điện:
− Công suất: 200-240 W.
− Tốc độ tối đa: 25 km/h.
− Tải trọng: 75-180 kg.
− Quảng đường đi được khi sạc đầy: 60-90 km.
• Pin:
− Lithium Ion: 48V/12Ah.
− Công suất: 250 W.
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 15
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
− Thời gian sạc: 2-6 h.
1.4 Vai trò và tương lai của xe điện:
Theo một báo cáo gần đây của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), nhu
cầu sở hữu riêng một chiếc xe và tự lái xe ở các nước phát triển có lẽ sắp bão hòa hoặc
kết thúc, do người ta ngày càng quan tâm đến chi phí vận hành xe hoặc tác động của
nó tới môi trường.[4]

Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Hình 1.6: Xe điện iMove đã giành được giải thưởng “Sản phẩm, công nghệ xanh” tại
Entech Hanoi 2014.
Các hãng xe máy điện iMove đang nhận được sự hỗ trợ của các cơ quan chức năng.
Bộ Công thương đang cùng iMove lên đề án xây dựng 15 điểm sạc điện miễn phí trên
địa bàn thành phố Hà Nội. Với những thuận lợi đó, rõ ràng trong tương lai không xa,
Việt Nam có thể trở thành một trong những quốc gia hàng đầu châu Á trong việc bảo
vệ môi trường bằng những phương tiện “xanh”.
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 17
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Chương 2: CÔNG NGHỆ PIN LITHIUM-ION [8]
2.1 Giới thiệu chung.
Pin lithium ion hay pin Li-ion là loại pin có thể sạc lại trong đó các ion lithium di
chuyển từ điện cực âm đến cực dương trong quá trình xả, và trở lại khi sạc. Pin li-ion
sử dụng một hợp chất lithium làm vật liệu điện cực:
- Vật liệu làm điện cực dương là oxit kim loại điển hình như: Lithium Cobalt Oxide
(LiCoO
2
), Lithium Manganese Oxide (LiMn
2
O
4
), phủ trên một cực góp điện bằng lá
nhôm.
- Vật liệu làm điện cực âm là Glaphite Cacbon phủ trên một cực góp điện.
Pin Li-ion đã được thương mại hoá và phát triển đầu tiên bởi công ty SONY (Nhật
Bản) từ đầu những năm 90 và tới năm 1999 đã có hơn 400 triệu pin thương phẩm. Lợi
nhuận thu được khoảng 1,86 tỷ USD trong năm 2000. Tới 2005 có hơn 1,1 tỷ pin được
đưa ra thị trường với giá trị hơn 4 tỉ USD, trong khi giá thành giảm xuống chỉ còn 46%
từ 1999 đến 2005. Trong tương lai, những sản phẩm với giá cả hiệu dụng, tính năng

xung là 25C.
Bên cạnh những ưu điểm thì pin Li-ion có những nhược điểm nhất định. Những ưu,
nhược đểm của pin Li-ion được tóm tắt trong bảng 2.1.
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 18
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
Bảng 2.1. Ưu - Nhược điểm của Pin Li-ion.
Ưu điểm Nhược điểm
-Kín, không cần bảo trì.
-Chu kỳ sống dài.
-Dải nhiệt độ hoạt động rộng.
-Thời gian hoạt động dài.
-Tốc độ tự phóng chậm.
-Khả năng nạp nhanh.
-Khả năng phóng điện có tốc độ và
công suất cao.
-Hiệu quả năng lượng, điện lượng cao.
-Năng lượng riêng và mật độ năng
lượng cao.
-Không có hiệu ứng nhớ.
-Giá trung bình ban đầu cao.
-Giảm khả năng ở nhiệt độ cao.
-Cần phải bảo vệ hệ thống mạch điện.
-Dung lượng bị giảm hoặc nóng lên khi bị
quá tải.
-Bị thủng và có thể bị toả nhiệt khi bị ép.
-Thiết kế dạng trụ điển hình cho mật độ
năng lượng thấp hơn NiCd hoặc NiMH.
Hiện nay các công trình nghiên cứu về Pin Li-ion vẫn tiếp tục được tiến hành và
trên cơ sở các kết quả thu được có thể chế tạo các điện cực chất lượng tốt hơn, giá
thành rẻ hơn và các phương pháp chế tạo tối ưu áp dụng được trong sản xuất công

+ -
2 1-x 2
LiMO Li MO +xLi +xe
→
¬ 
nap
phong
.
Tại cực âm
nap
+ -
x
phong
C+xLi +xe Li C
→
¬ 
.
Phương trình tổng quát:
nap
2 x 1-x 2
phong
LiMO +C Li C+Li MO
→
¬ 
.
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 20
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
2.2.2 Sự tạo thành lớp chuyển tiếp điện cực - dung dịch điện phân.
Sự xen vào của ion Li
+

dương là các oxit kim loại Lihium dạng
LiMO
2
trong đó M là các kim loại
chuyển tiếp như Fe, Co, Ni, Mn hay
các hợp chất thay thế một phần cho
nhau giữa các kim loại M. Pin Li-ion
đầu tiên được hãng Sony sản xuất và
đưa ra thị trường dùng LiCoO
2
làm điện
cực dương, do Goodenough và
Mizushina nghiên cứu và chế tạo. Hợp
chất được sử dụng tiếp sau đó là
LiMn
2
O
4
(Spinel) hoặc các vật liệu có
dung lượng cao hơn như LiNi
1-x
Co
x
O
2
.
Các vật liệu dùng làm điện cực dương cho
pin Li-ion phải thoả mãn những yêu cầu sau:
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 21
Hình 2.2: Cấu tạo pin li-on có điện

0,3
O
2
190 3,70 Giá thành trung bình.
LiNi
0,8
Co
0,2
O
2
205 3,73 Giá thành trung bình.
LiNi
0,9
Co
0,1
O
2
220 3,76
Có dung lượng riêng cao
nhất.
LiNiO
2
200 3,55 Phân li mạnh nhất.
LiMn
2
O
4
120 4,00
Mn rẻ, tính độc hại thấp, ít
phân li.

µm)
Diện
tích
bề mặt
(m
2
/g)
KS6 Graphite tổng hợp 316 60 6 22
KS15 Graphite tổng hợp 350 190 15 14
KS44 Graphite tổng hợp 345 45 44 10
MCMB25-
28
Graphite cầu 305 19 26 0,86
MCMB10-
28
Graphite cầu 290 30 10 2,64
Sterling
2700
Graphitized Carbon
đen
200 152 0,075 30
XP 30 Peteoleum coke 220 55 45 N/A
Repsol
LQNC
Than cốc dạng kim 234 104 45 6,7
Grasker Sợi carbon 363 35 23 11
Từ bảng ta thấy vật liệu làm điện cực âm sẽ quyết định dung lượng pin.
2.3.3 Chất điện li.
Có bốn loại chất điện li được sử dụng trong pin Li-ion: chất điện li dạng lỏng, các
chất điện li dạng gel, chất điện li cao phân tử (polime) và chất điện li dạng gốm.

-7
S/cm, hằng số điện môi lớn hơn 3,
và dung hợp các muối Lithium cao. Một số dung môi hữu cơ được dung như: ethylene
carbonate(EC), plopylene carbonate(PC), dimethyl carbonate(DMC), ethyl methyl
carbonate(EMC), diethyl carbonate(DEC), dimethyletherDME), acetonitrile(AN),
tetrahydrofuran(THF), γ - Butyrolactone(
γ
BL).
2.3.5 Vật cách điện.
Trong các pin Li-ion, vật liệu cách điện thường dùng là những màng xốp mỏng
(10µm
÷
30µm) để ngăn cách giữa điện cực âm và điện cực dương. Ngày nay, các loại
pin thương phẩm dùng chất điện li dạng lỏng thường dùng các màng xốp chế tạo từ vật
liệu poliolefin vì loại vật liệu này có tính chất cơ học rất tốt, độ ổn định hoá học tốt và
giá cả chấp nhận được. Các vật liệu Nonwoven cũng được nghiên cứu, song không
những sử dụng rộng rãi do khó tạo được các màng có độ dày đồng đều, độ bền cao.
Nhìn chung, các vật liệu cách điện dùng trong pin Lithium ion phải đảm bảo một
số yêu cầu sau:
− Có độ bền cơ học cao.
− Không bị thay đổi kích thước.
− Không bị đánh thủng bởi các vật liệu làm điện cực.
− Kích thước các lỗ xốp nhỏ hơn 1 µm.
− Dễ bị thấm ướt bởi chất điện phân.
SVTH: Mai Văn An Lớp: 09D1 24
Bộ sạc nhanh pin Lithium-ion ứng dụng vi điều khiển - Lê Hoàng Anh
− Phù hợp và ổn định khi tiếp xúc với chất điện phân và các điện cực.
2.4 Phân loại.
Pin Li-ion được chế tạo theo các định dạng khác nhau, thường có 2 nhóm là: dạng
hình trụ và dạng hình lăng trụ.