BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐÀM NHÂN BÁ

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC THAY THẾ MỘT PHẦN
Ni BẰNG Ga VÀ Mg LÊN ĐẶC TÍNH ĐIỆN HÓA VÀ
TỪ CỦA HỢP KIM LaNi5

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU

Hà Nội - 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐÀM NHÂN BÁ

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC THAY THẾ MỘT PHẦN Ni
BẰNG Ga VÀ Mg LÊN ĐẶC TÍNH ĐIỆN HÓA VÀ TỪ
CỦA HỢP KIM LaNi5

Chuyên ngành: Công nghệ vật liệu điện tử
Mã số: 62 52 92 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU

Người hướng dẫn khoa học:
1. GS. TS. Lưu Tuấn Tài
2. PGS. TS. Nguyễn Phúc Dương

đã động viên, giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn với tôi trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng, nhưng lại là vô cùng to lớn, sự động viên trong đại gia đình tôi, đặc
biệt là sự động viên của Bố, Mẹ, Vợ, Con cùng các anh chị em trong gia đình đã là
động lực chính để tôi hoàn thành Luận án này.
Hà nội, ngày 17 tháng 8 năm 2013

Tác giả

Đàm Nhân Bá


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
MỤC LỤC ........................................................................................................................i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................................vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN ÁN ............................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN.......................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ PIN NẠP LẠI Ni-MH VÀ VẬT LIỆU RT5 ................. 3
1.1 Pin nạp lại Ni-MH ................................................................................................................ 3
1.1.1 Giới thiệu về pin nạp lại Ni-MH .............................................................................. 3
1.1.1.1 Khái niệm về pin nạp lại.............................................................................. 3
1.1.1.2 Cấu tạo của pin Ni-MH ............................................................................... 4
1.1.1.3. Lịch sử phát triển của pin nạp lại Ni-MH................................................... 5
1.1.2 Các phản ứng chính xảy ra ở điện cực ..................................................................... 8
1.1.2.1 Phản ứng điện hóa đơn giản ........................................................................ 8
1.1.2.2 Các phản ứng chính xảy ra ở điện cực ........................................................ 8
1.1.2.3 Đặc trƣng nạp điện .................................................................................... 10

2.2.1 Cối nghiền và bi nghiền ......................................................................................... 44
2.2.2 Môi trƣờng nghiền ................................................................................................. 45
2.2.3 Thời gian nghiền .................................................................................................... 45
2.2.4 Tốc độ nghiền ......................................................................................................... 46
2.3 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X ............................................................................................... 46
2.4 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................................... 48
ii


2.5 Các phép đo điện hoá.......................................................................................................... 50
2.5.1 Hệ đo điện hóa ....................................................................................................... 50
2.5.2 Đo chu kỳ phóng nạp ............................................................................................. 50
2.5.3 Phƣơng pháp quét thế vòng đa chu kỳ (CV) .......................................................... 51
2.5.3.1. Nguyên lý chung ...................................................................................... 51
2.5.3.2. Phƣơng pháp CV trong nghiên cứu điện cực LaNi5 ................................. 54
2.5.4 Phƣơng pháp tổng trở điện hoá .............................................................................. 55
2.5.4.1. Nguyên lý chung ...................................................................................... 55
2.5.4.2. Phƣơng pháp EIS trong nghiên cứu điện cực LaNi5 ................................ 58
2.6 Nghiên cứu tính chất từ của mẫu điện cực ......................................................................... 60
2.6.1 Nguyên lý các phép đo từ....................................................................................... 60
2.6.2 Cơ sở lý thuyết hàm Langevin ............................................................................... 63
2.7 Kết luận chƣơng 2 .............................................................................................................. 64
Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HỢP KIM LaNi5-xGax.................................... 65
3.1 Cấu trúc tinh thể ................................................................................................................. 66
3.2 Kết quả chụp ảnh SEM ....................................................................................................... 71
3.3 Các kết quả đo điện hoá...................................................................................................... 72
3.3.1 Đặc trƣng thế điện hóa mạch hở E0 của điện cực ở kích thƣớc 50 µm .................. 72
3.3.2 Đặc trƣng phóng nạp của vật liệu .......................................................................... 73
3.3.2.1 Đặc trƣng phóng nạp của vật liệu ở dạng thô ............................................ 73
3.3.2.2 Đặc trƣng phóng nạp của vật liệu sau khi nghiền ..................................... 75

4.4.1 Tính chất từ của các mẫu khối ............................................................................. 119
4.4.2 Tính chất từ của các mẫu với thời gian nghiền khác nhau ................................... 122
4.4.3 Tính siêu thuận từ của hạt vật liệu sau khi nghiền ............................................... 123
4.5 Kết luận chƣơng 4 ............................................................................................................ 124
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 126
1. Kết luận .............................................................................................................................. 126
iv


2. Kiến nghị ............................................................................................................................ 127
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 128
1. Tiếng Việt ........................................................................................................................... 128
2. Tiếng Anh ........................................................................................................................... 128
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............................i

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Từ viết tắt
Ni-MH

Nikel Metal Hydride

Ni-Cd

Nikel Cadimium


Điện cực Calomen bão hoà Hg/Hg2Cl2 (Saturated Calomel Electrode)

CE

Điện cực đối (Counter Electrode)

P-C-T

Đƣờng đẳng nhiệt hấp thụ áp suất thành phần (Pressure – Component Temperature)

EIS

Phổ tổng trở điện hoá (Electrochemical Impedance spectroscopy )

CV

Vòng Vôn - Ampe (cyclic voltammetry)

Ec; Ed

Điện thế nạp; Điện thế phóng

Qc; Qd

Điện tích nạp; Điện tích phóng

Jcmax

Mật độ dòng nạp cực đại



vii


DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN
STT

Nội dung

Trang

Hình 1.1 Mô hình biểu diễn quá trình phóng nạp xảy ra trong pin Ni-MH [106] ....................... 3
Hình 1.2 Cấu tạo của Pin Ni–MH dạng hình trụ [123] ................................................................ 4
Hình 1.3 Ảnh hiển vi điện tử của lƣới Ni xốp trƣớc (a) và sau khi đã trát chất hoạt động điện
cực (b) [123] ................................................................................................................................. 5
Hình 1.4 Xu hƣớng phát triển của các loại pin nạp lại trong tƣơng lai [65] ................................ 7
Hình 1.5 Mô hình điện hoá của pin nạp lại Ni-MH [106] ........................................................... 9
Hình 1.6 Biến thiên điện thế theo điện lƣợng với các tốc độ nạp khác nhau của pin Ni-MH
[123] ........................................................................................................................................... 10
Hình 1.7 Biến thiên nhiệt độ theo điện lƣợng và tốc độ nạp điện của pin Ni-MH [123] .......... 11
Hình 1.8 Biến thiên điện thế theo điện lƣợng với các tốc độ phóng khác nhau của pin Ni-MH
[123] ........................................................................................................................................... 11
Hình 1.9 Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất phóng điện của pin Ni-MH [123] .................. 12
Hình 1.10 Đặc tính tự phóng của pin Ni-MH [123] .................................................................. 14
Hình 1.11 Sơ đồ mạng tinh thể của hệ hợp chất LaNi5 [43] ...................................................... 16
Hình 1.12 Sự thay đổi thể tích ô mạng phụ thuộc nồng độ các nguyên tố thay thế [1] ............. 17
Hình 1.13 (a) Đƣờng cong áp suất-thành phần-nhiệt độ (P-C-T) và (b) Sự phụ thuộc LnPH2
vào 1/T [20] ................................................................................................................................ 20
Hình 1.14 Giản đồ mô tả sự hình thành và phân huỷ hiđrua qua pha khí (a) và phản ứng
chuyển dời điện tích điện hoá (b) [53] ....................................................................................... 21

Hình 2.16 Quan hệ giữa dòng và điện thế trong quét thế vòng [8]............................................ 52
Hình 2.17 Quét thế tuyến tính cho hệ bất thuận nghịch [8] ....................................................... 54
Hình 2.18 Đƣờng CV của điện cực LaNi5 tại kích thƣớc 50µm [34] ........................................ 55
Hình 2.19 Mạch điện tƣơng đƣơng của bình điện phân [8] ....................................................... 56
Hình 2.20 Tổng trở trên mặt phẳng phức [8] ............................................................................. 57
Hình 2.21 Tổng trở của quá trình điện cực nhiều giai đoạn [8] ................................................. 58
Hình 2.22 Phổ tổng trở Nyquist (a) và sơ đồ mạch tƣơng đƣơng (b) của điện cực LaNi5 tại E =
-1,2 V/SCE [10] .......................................................................................................................... 59
ix


Hình 2.23 Phổ tổng trở Nyquist (a) và sơ đồ mạch tƣơng đƣơng (b) của hệ Misch-metal
MnNi3,5Co0,7Al0,8 với các độ sâu phóng nạp khác nhau [99] ..................................................... 60
Hình 2.24 Sơ đồ cấu tạo (a) và hình ảnh (b) của từ kế VSM tại viện ITIMS ............................ 62
Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu LaNi5 ....................................................................... 66
Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu LaNi5-xGax ............................................................... 67
Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của hợp chất LaNi4,7Ga0,3 ...................................................... 68
Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X của hợp chất LaNi4,5Ga0,5 ...................................................... 69
Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu LaNi4,5Ga0,5 sau khi nghiền ............................... 70
Hình 3.6 Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,5Ga0,5 (b) sau 5 h nghiền ............................... 71
Hình 3.7 Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,5Ga0,5 (b) sau 10 h nghiền ............................. 71
Hình 3.8 Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,5Ga0,5 (b) sau 15 h nghiền ............................. 72
Hình 3.9 Ảnh SEM của mẫu LaNi5 (a) và LaNi4,5Ga0,5 (b) sau 20 h nghiền ............................. 72
Hình 3.10 Đƣờng cong phóng (b), nạp (a) của mẫu LaNi5 ........................................................ 74
Hình 3.11 Đƣờng cong phóng (b), nạp (a) của mẫu LaNi4,7Ga0,3.............................................. 74
Hình 3.12 Đƣờng cong dung lƣợng của mẫu LaNi5-xGax .......................................................... 75
Hình 3.13 Đƣờng phụ thuộc của dung lƣợng vào chu kỳ phóng nạp của mẫu LaNi5. .............. 76
Hình 3.14 Đƣờng phụ thuộc của dung lƣợng vào chu kỳ phóng nạp của mẫu LaNi4,9Ga0,1 ..... 76
Hình 3.15 Đƣờng phụ thuộc của dung lƣợng vào chu kỳ phóng nạp của mẫu LaNi4,8Ga0,2 ..... 76
Hình 3.16 Đƣờng phụ thuộc của dung lƣợng vào chu kỳ phóng nạp của mẫu LaNi4,7Ga0,3 .... 76

Hình 3.42 Sự tăng từ độ của mẫu LaNi5 theo chu kỳ (20 oC) [86] ............................................ 88
Hình 3.43 Giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ LaNi5 và LaNi4,7Al0,3 sau khi nghiền và sau phóng
nạp 2000 chu kỳ [78] .................................................................................................................. 88
Hình 3.44 Đƣờng cong từ nhiệt của mẫu bột LaNi5 .................................................................. 89
Hình 3.45 Đƣờng cong từ nhiệt của mẫu LaNi5 sau 10 chu kỳ phóng nạp ............................... 89
Hình 3.46 Đƣờng cong từ nhiệt của mẫu bột LaNi4,7Ga0,3 ........................................................ 90
Hình 3.47 Đƣờng cong từ nhiệt của mẫu bột LaNi4,5Ga0,5 ........................................................ 90
Hình 3.48 Đƣờng cong từ nhiệt của mẫu bột LaNi4,6Ga0,4 ........................................................ 90

xi


Hình 3.49 Đƣờng cong từ nhiệt của mẫu LaNi4,6Ga0,4 sau 10 chu kỳ phóng nạp ..................... 90
Hình 3.50 Sự phụ thuộc của số hạt từ N vào nồng độ Ga trong hợp chất LaNi5-xGax............... 91
Hình 3.51 Đƣờng cong từ hóa của mẫu LaNi5 dạng bột đƣợc làm khớp theo hàm Langevin... 94
Hình 3.52 Đƣờng cong từ hóa của mẫu LaNi5 sau 10 chu kỳ phóng nạp đƣợc làm khớp theo
hàm Langevin ............................................................................................................................. 95
Hình 3.53 Đƣờng cong từ hóa của mẫu LaNi4,7Ga0,3 sau 10 chu kỳ phóng nạp đƣợc làm khớp
theo hàm Langevin ..................................................................................................................... 95
Hình 3.54 Đƣờng cong từ hóa của mẫu LaNi4,5Ga0,5 sau 10 chu kỳ phóng nạp đƣợc làm khớp
theo hàm Langevin ..................................................................................................................... 96
Hình 3.55 Phần trăm số hạt từ hệ LaNi5-xGax ............................................................................ 96
Hình 3.56 Kích thƣớc hạt từ hệ LaNi5-xGax ............................................................................... 96
Hình 3.57 Đƣờng cong từ hóa của LaNi4,9Ga0,1 với thời gian nghiền 5 h, 10 h, 15 h và 20 h... 97
Hình 3.58 Đƣờng cong từ hóa của LaNi4,8Ga0,2 với thời gian nghiền 5 h, 10 h, 15 h và 20 h... 97
Hình 3.59 Đƣờng cong từ hóa của LaNi4,7Ga0,3 với thời gian nghiền 5 h, 10 h, 15 h và 20 h... 97
Hình 3.60 Đƣờng cong từ hóa của LaNi4,5Ga0,5 với thời gian nghiền 5 h, 10 h, 15 h và 20 h... 97
Hình 3.61 Đƣờng cong từ hóa của LaNi4,7Ga0,3 nghiền 5 h đƣợc làm khớp theo hàm Langevin99
Hình 3.62 Đƣờng cong từ hóa của LaNi4,7Ga0,3 nghiền 10 h đƣợc làm khớp theo hàm
Langevin ..................................................................................................................................... 99

Hình 4.20 Sự phụ thuộc của điện dung lớp kép Cdl vào hàm lƣợng thay thế Mg cho Ni ........ 113
Hình 4.21 Đƣờng cong Nyquist của mẫu LaNi4,6Mg0,4 với thời gian nghiền 1 h.................... 114
Hình 4.22 Đƣờng cong Nyquist của mẫu LaNi4,6Mg0,4 với thời gian nghiền 2 h.................... 114
Hình 4.23 Đƣờng cong Nyquist của mẫu LaNi4,6Mg0,4 với thời gian nghiền 3 h.................... 114
Hình 4.24 Đƣờng cong Nyquist của mẫu LaNi4,6Mg0,4 với thời gian nghiền 4 h.................... 114
Hình 4.25 Sự phụ thuộc của điện trở chuyển điện tích mẫu LaNi4,6Mg0,4 theo thời gian nghiền115
Hình 4.26 Sự phụ thuộc của điện dung lớp điện tích kép mẫu LaNi4,6Mg0,4 theo thời gian
nghiền ....................................................................................................................................... 115
Hình 4.27 Vòng đa chu kỳ của mẫu LaNi4,9Mg0,1 nghiền thô (50m) .................................... 116
Hình 4.28 Vòng đa chu kỳ của mẫu LaNi4,8Mg0,2 nghiền thô (50m) .................................... 116
Hình 4.29 Vòng đa chu kỳ của mẫu LaNi4,6Mg0,4 nghiền thô (50m) .................................... 116

xiii


Hình 4.30 Vòng đa chu kỳ của mẫu LaNi4,5Mg0,5 nghiền thô (50m) .................................... 116
Hình 4.31 Sự phụ thuộc của mật độ dòng cực đại hệ mẫu LaNi5-xMgx (50m) vào chu kỳ
phóng nạp: Mật độ dòng nạp Jnmax (a);Mật độ dòng phóng Jpmax (b) ....................................... 117
Hình 4.32 Sự phụ thuộc của điện lƣợng Q hệ mẫu LaNi5-xMgx (50m) vào chu kỳ phóng nạp118
Hình 4.33 Sự biến thiên của hiệu suất hoạt hóa theo số chu kỳ quét CV của LaNi5-xMgx. ..... 118
Hình 4.34 Đƣờng cong từ hoá của mẫu khối LaNi4,9Mg0,1 ..................................................... 119
Hình 4.35 Đƣờng cong từ hoá của mẫu khối LaNi4,8Mg0,2 ..................................................... 119
Hình 4.36 Đƣờng cong từ hoá của mẫu khối LaNi4,7Mg0,3..................................................... 119
Hình 4.37 Đƣờng cong từ hoá của mẫu khối LaNi4,6Mg0,4 ..................................................... 119
Hình 4.38 Đƣờng cong từ hoá của mẫu khối LaNi4,5Mg0,5 ..................................................... 120
Hình 4.39 Đƣờng cong từ hoá của mẫu khối LaNi5-xMgx ở những nhiệt độ khác nhau: (a) 5 K;
(b) 100 K; (c) 200 K và (d) 300K ............................................................................................. 121
Hình 4.40 Đƣờng cong từ hóa LaNi4,9Mg0,1 với các thời gian nghiền khác nhau ................... 122
Hình 4.41 Đƣờng cong từ hóa LaNi4,8Mg0,2 với các thời gian nghiền khác nhau ................... 122
Hình 4.42 Đƣờng cong từ hóa LaNi4,6Mg0,4 với các thời gian nghiền khác nhau ................... 122

Ở nƣớc ta bƣớc đầu đã có những nghiên cứu chế tạo hợp kim đất hiếm – kim loại
chuyển tiếp gốc LaNi5, đã thu đƣợc những kết quả có ý nghĩa, làm nền tảng cho những nghiên
cứu tiếp theo. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc, tiếp tục nội dung nghiên
cứu trƣớc đây và kế thừa phƣơng pháp chế tạo hợp kim gốc LaNi5 bằng nấu chảy hồ quang, đề
tài luận án “Ảnh hưởng của việc thay thế một phần Ni bằng Ga và Mg lên các đặc tính điện
hóa và từ của hợp kim LaNi5” đề ra các mục tiêu nhƣ sau:
- Chế tạo hợp kim LaNi5-xMx (M = Ga, Mg) bằng phƣơng pháp nấu chảy hồ quang và
nghiền cơ học. Hệ vật liệu LaNi5-xMx (M = Ga, Mg) thu đƣợc là đơn pha và vẫn giữ nguyên
cấu trúc CaCu5. Nguyên tố Ga ít bị ôxy hóa, khi thay thế Ni trong hợp kim gốc LaNi5 sẽ kéo
dài thời gian sống của điện cực và quá trình phóng nạp ổn định hơn. Nguyên tố Mg đƣợc thay
thế Ni vào hợp kim LaNi5 sẽ làm tăng dung lƣợng của hệ vật liệu do kim loại Mg có khả năng
hấp thụ hiđrô cao (7,6% khối lƣợng) [83].
1


- Giảm kích thƣớc hạt vật liệu sẽ làm tăng diện tích bề mặt hấp thụ hiđrô và giảm
quãng đƣờng khuếch tán hiđrô. Mặt khác, kích thƣớc hạt vật liệu dƣới 5 µm, quá trình vỡ các
hạt vật liệu trong quá trình phóng nạp không xảy ra [30]. Nghiên cứu ảnh hƣởng của kích
thƣớc hạt đến tính chất điện hóa bề mặt, khả năng làm việc của điện cực âm chế tạo từ hợp
kim gốc LaNi5 từ đó xác định kích thƣớc hạt phù hợp.
- Hệ vật liệu gốc LaNi5 ban đầu ở dạng khối thƣờng có đặc tính thuận từ Pauli, sau khi
hấp thụ hiđrô và sau khi nghiền cơ học đều chuyển sang trạng thái siêu thuận từ. Sự thay đổi
đặc trƣng từ là do Ni giải phóng ra bề mặt hạt vật liệu, nhƣng nguyên nhân của sự giải phóng
này lại do quá trình hiđrô hóa vật liệu. Vì vậy, ta có thể khảo sát quá trình hiđrô hóa vật liệu
bằng việc đánh giá tính chất từ của chúng.
Luận án đƣợc trình bày trong 125 trang, bao gồm bốn chƣơng và các phần mở đầu, kết
luận, phần tài liệu tham khảo và danh mục các bài báo đã công bố, cụ thể gồm các nội dung
chính nhƣ sau:
Mở đầu.
Chương 1. Giới thiệu về pin nạp lại Ni-MH và vật liệu RT5. Khái niệm về pin nạp lại


Hình 1.1 Mô hình biểu diễn quá trình phóng nạp xảy ra trong pin Ni-MH [106]

Cực dƣơng đƣợc chế tạo từ vật liệu Ni(OH)2. Cực âm của pin đƣợc chế tạo từ các vật
liệu Metal Hyđrid (LaNi5-xMx) có khả năng hấp thụ và giải hấp thụ hiđrô. Các hợp kim đất
hiếm - kim loại chuyển tiếp trên cơ sở LaNi5 đã đƣợc ứng dụng rộng rãi để làm vật liệu chế
tạo điện cực âm cho pin Ni-MH. Giữa 2 điện cực đƣợc ngăn cách nhau bởi một màng chắn. Cả
màn chắn và các điện cực đƣợc nhúng trong dung dịch điện li, thƣờng là KOH 6M mà nó vận
chuyển iôn dẫn giữa 2 điện cực.
3


1.1.1.2 Cấu tạo của pin Ni-MH

Hình 1.2 Cấu tạo của Pin Ni–MH dạng hình trụ [123]

Cấu tạo của một loại pin Ni-MH thông dụng [123], gồm các thành phần sau:
-

Vỏ: có tác dụng bao gói các thành phần khác và có thể đóng vai trò nhƣ bộ phận
tiếp điện ra ngoài, đƣợc làm bằng chất dẻo hoặc kim loại.

-

Điện cực âm: chế tạo từ lƣới Ni xốp (Hình 1.3) đƣợc trát vật liệu trên cơ sở LaNi5
và các phụ gia.

-

Điện cực dƣơng: chế tạo từ lƣới Ni xốp (Hình 1.3) đƣợc trát vật liệu Ni(OH)2 và

hàng loạt và bán ra thị trƣờng năm 1983 [51]. Quá trình hoạt động của pin nạp lại Ni-MH
hoàn toàn dựa trên việc tích thoát hiđrô của điện cực gốc LaNi5, sản phẩm thải sau sử dụng
không chứa kim loại nặng, độc hại nhƣ Pb, Cd nên không gây ô nhiễm môi trƣờng [106].
Một đặc điểm nổi bật là pin Ni-MH có dung lƣợng riêng khá lớn. Với cùng khối lƣợng,
mật độ năng lƣợng của pin Ni-MH cao hơn khoảng 2 đến 3 lần so với pin Ni-Cd và có hiệu
ứng nhớ rất thấp (Hiệu ứng nhớ là nếu không sạc đầy điện lúc đầu sẽ đƣợc “nhớ” cho lần sau,
dần dần qua mỗi lần sạc, dung lƣợng của Pin sẽ từ từ giảm xuống). Hiện nay pin Ni-MH đang
bị pin Li-ion thay thế trong nhiều thiết bị điện tử nhỏ. Tuy nhiên pin Ni-MH kích thƣớc lớn
vẫn đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực nhƣ máy quay phim, điện thoại di động các loại xe
Hybrid…. Pin Li-ion có mật độ năng lƣợng cao tuy nhiên giá thành đắt và đầu tƣ cho công
nghệ chế tạo lớn hơn gấp nhiều lần so với Pin Ni-MH, do đó trong tƣơng lai hai dòng pin này
sẽ cùng phát triển và pin Ni-MH sẽ chiếm ƣu thế hơn với những dòng thiết bị cần năng lƣợng
lớn nhƣ các loại xe Hybrid.

5


Bảng 1.1 Một số thông số của các hệ pin nạp lại [106]

Kiểu
pin

Miêu tả

Mật độ
NL
(kJ/kg)

Ứng dụng


Pb

Mật độ năng lƣợng thấp

Thời gian sống dài
Mật độ năng lƣợng thấp
Ni-Cd

Bị hiệu ứng nhớ
Cadmium độc hại
Mật độ NL cao hơn Ni-Cd

Ni-MH

Hiệu ứng nhớ nhỏ

324

Không độc hại với môi
trƣờng

Li-ion

Li-ion
polymer

Một loại pin hóa học tƣơng
đối mới cho một mật độ nạp
rất cao (nghĩa là một pin nhẹ
có thể trữ đƣợc rất nhiều

1996

Mặt khác, từ Bảng 1.2 [65] so sánh ƣu nhƣợc điểm của 4 loại pin nạp lại đang đƣợc
dùng phổ biến hiện nay là pin Pb, pin Ni-Cd, pin Ni-MH và pin Li-ion, cho thấy pin Ni-MH
thể hiện nhiều đặc tính nổi bật nhƣ độ an toàn cao, dung lƣợng lớn, thời gian sống kéo dài và
thân thiện với môi trƣờng.

6


Bảng 1.2 Bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm của các loại pin nạp lại [65]

Pin Pb

Pin Ni-Cd

Pin Ni-MH

Pin Li-ion

Tốt

Rất tốt

Độ an toàn
Dung lượng
Hiệu suất làm việc
Độ tin cậy
Thời gian sống
Hiệu ứng nhớ