 |
| Có 4 công nghệ chế tạo pin đang được áp dụng. |
Hiện tại có 4 công nghệ chế tạo pin đang được áp dụng, nhưng sẽ sớm có thêm một công nghệ mới được đưa vào thực tiễn nhằm sản xuất ra loại pin có khả năng đáp ứng các nhu cầu sử dụng khác nhau.
Các loại pin này tuy khác nhau về công nghệ chế tạo nhưng đều có khả năng chuyển hóa năng lượng hóa học thành dòng điện, để chạy các thiết bị điện tử - từ những chiếc máy nghe nhạc nhỏ xíu cho tới những chiếc laptop lớn. Cũng giống như ắc-quy dùng cho xe hơi, phản ứng hóa học bên trong pin laptop giải phóng các electron, đồng thời đẩy các electron này dịch chuyển từ điện cực dương sang điện cực âm, tạo ra dòng điện đủ lớn giúp máy hoạt động.
Trong thời kì đầu, pin dùng cho các thiết bị di động sử dụng các tế bào năng lượng làm từ hợp chất Ni-ken - Cát-mi (NiCd). Loại pin này từng được sử dụng chính cho laptop. Nhưng các tế bào NiCd chỉ có khả năng dự trữ năng lượng để hệ thống vận hành vẻn vẹn trong một giờ đồng hồ, và rất độc hại trong quá trình phân hủy khi không còn được sử dụng.
Pin Ni-ken - Cát-mi có “tuổi thọ” 1.000 lần nạp điện, sớm bị “lão hóa” với khả năng trữ điện suy giảm nhanh. Chính vì vậy, một loại pin mới nhẹ hơn và “khỏe” hơn đã được chế tạo. Ngày nay, pin Ni-ken - Cát-mi chỉ còn được dùng chủ yếu trong đồ chơi trẻ em và điện thoại di động rẻ tiền. Khoảng 10 năm trước, hầu hết các hãng sản xuất laptop đều chuyển sang dùng pin Hy-drua Ni-ken-Hy-drua thủy tinh lỏng (nickel-metal-hydride batteries - NiMH). Pin NiMH có khả năng dự trữ năng lượng nhiều hơn 40% so với pin NiCd, có tiến trình “lão hóa” diễn ra chậm hơn và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm là “vòng đời” ngắn với 200 lần nạp. ngay cả mẫu pin NiMH mới được cải tiến cũng chỉ có thể nạp điện trong 400 lần.
| Hợp chất hóa học | Công suất cực đại/ Số lần nạp điện | Nhược điểm | Sử dụng với |
| Nickel-cadmium (NiCd) | 80/1.000 | - Trọng lượng lớn | - Đồ chơi |
| Nickel-metal-hydride (NiMH) | 120/200 | - “Vòng đời” ngắn | - Laptop và điện thoại di động thế hệ cũ |
| Lithium-ion | 160/400 | - Khó chế tạo | - Laptop |
| Lithium-ion polymer | 130/400 | - Khó chế tạo | - Điện thoại di động |
| Fuel cell | N/A | - Đang thử nghiệm | - Tàu vũ trụ |
Ngày nay, tế bào pin lithium-ion (Li-on) với khả năng tích điện gấp 2 lần so với pin Ni-ken - Cát-mi, đang được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các mẫu laptop, thiết bị điện tử cầm tay, điện thoại di động. Pin lithium-ion có thể trữ một lượng điện lớn, nhưng vật liệu và các chất hóa học sử dụng cho chế tạo pin lại khá đắt tiền. Thành công của pin lithium-ion còn nhờ vào những chip điều khiển đính kèm có khả năng điều khiển quá trình “xả” điện và tránh được việc nạp “quá tải”.
Trong khi đó, pin Lithium-polymer (Li-poly) lại được sử dụng cho các mẫu điện thoại di động, thiết bị cầm tay và laptop cao cấp. Loại này không chỉ nhẹ mà còn có thể dát mỏng, với khả năng tích điện xấp xỉ pin lithium-ion.
 |
| NEC đang nghiên cứu phát triển loại tế bào nhiên liệu sử dụng cho các thiết bị di động. |
Khả năng trữ điện của các loại pin còn hạn chế, nhưng với sự ra đời công nghệ tế bào nhiên liệu tiên tiến, những chiếc laptop có thể hoạt động vài ngày chỉ với một lần nạp đầy. Loại pin thế hệ tiếp theo sử dụng các chất hóa học như methanol chứa trong các ngăn nhỏ, khác biệt với các nguồn cung cấp điện thông thường. Giống như một nhà máy hóa chất nhỏ, rất nhiều loại tế bào nhiên liệu khác nhau đang được sử dụng trong tàu vũ trụ, thử nghiệm các loại thân thiện với môi trường và các nhà máy điện cỡ nhỏ. NEC đang nghiên cứu phát triển một loại tế bào nhiên liệu sử dụng cho các thiết bị di động với thời lượng pin lên đến 40 giờ.
Tế bào nhiên liệu làm việc trên nguyên lý ngược của dung dịch điện phân... các tế bào nhiên liệu kích thích phản ứng giữa Hydro và Oxy tạo ra điện năng, ông Yoshimi Kubo, người trực tiếp quản lý và giám sát dự án chế tạo tế bào nhiên liệu laptop của NEC cho biết.
Methanol hay methyl alcohol là nhiên liệu được NEC lựa chọn. Ông Kubo và nhóm nghiên cứu đã tạo ra mẫu laptop sử dụng tế bào nhiên liệu có thể hoạt động trong 5 giờ với khoảng 0,5 lít nhiên liệu (cô đặc10%). Khi hết, người dùng sẽ phải đổ thêm nhiên liệu vào ngăn chứa và tế bào lại sẵn sàng “sản sinh” điện năng. Như vậy thay vì các bộ pin dự trữ, người sử dụng sẽ mang theo một chai methanol trong các chuyến đi dài, nhưng phải rất cẩn thận vì methanol rất độc hại.
Hiện tại, vấn đề khó khăn nhất là việc “đóng gói” tế bào nhiên liệu. Vị trí lắp pin thông thường trên laptop không phù hợp với những tế bào dạng này. Sẽ cần có những bước cải tiến tiếp theo để laptop có thể sử dụng được tế bào nhiên liệu, và kích thước cũng sẽ là một trở ngại lớn. Cũng theo ông Kubo, NEC đang giải quyết vấn đề này trên 3 hướng: tăng độ đậm đặc của methanol, sử dụng vi xử lý tiết kiệm điện hơn và các ngăn chứa lớn hơn.
 |
| Hitachi hướng việc sử dụng tế bào nhiên liệu đến các thiết bị nhỏ hơn. |
Một tên tuổi khác của Nhật trong nghành điện tử, Hitachi lại hướng việc sử dụng tế bào nhiên liệu đến các thiết bị nhỏ hơn. Cùng hợp tác với hãng sản xuất đầu lọc thuốc lá sản xuất các thiết bị cầm tay dùng tế bào nhiên liệu. Có kích thước tương đương pin AA truyền thống, tế bào nhiên liệu này chứa 57 gram dung dịch methanol 20% dùng cho máy tính xách tay, có thể hoạt động từ 6 đến 8 giờ. Một vài mẫu sản phẩm đã được giới thiệu đến công chúng, một trong số đó là thiết bị định vị MTI Micro GPS hoạt động được trong 60 giờ. Bộ nạp điện cho tế bào nhiên liệu đang được Lilliputian nghiên cứu và sản xuất sẽ sớm có mặt trên thị trường vào năm 2010.
Đây hứa hẹn là nghành sẽ phát triển mạnh trong thập kỷ tới, nhà phân tích thị trường Daniel Benjamin của Allied Business Intelligence có trụ sở tại Oyster Bay, New York (Mỹ) nhận định. Theo ông, tế bào nhiên liệu là một nguồn năng lượng sạch, nhưng cần phải giải quyết được rào cản về chi phí và kỹ thuật. Daniel Benjamin cũng dự đoán, đến năm 2011, sẽ có 200 triệu tế bào nhiên liệu với đủ kích cỡ và công suất khác nhau được bán ra, sử dụng cho các máy MP3 và laptop.
Đến lúc đó, chúng ta có thể nói lời “chia tay” với các loại pin hiện tại. Song vấn đề là sự tương thích với các thiết bị điện tử, và loại nhiên liệu được sử dụng.
 |
| Thời lượng hoạt động của pin có thể ước tính với mỗi chiếc laptop bạn mua. |
Thời lượng hoạt động của pin có thể ước tính với mỗi chiếc laptop mà bạn chọn mua. Vi xử lý thường “ngốn” đến 50% lượng điện năng máy tiêu thụ. Những cải tiền gần đây về mặt công nghệ chế tạo chip đã cải thiện tương đối mặt hạn chế này. Nền tảng vi xử lý như Intel Core 2 Duo và Centrino 2 giúp kéo dài thời lượng hoạt động của hệ thống.
Dưới đây là những mẫu vi xử lý tiết kiệm điện năng nên lựa chọn.
Intel Core 2 Duo tiết kiệm điện tối đa. Với lõi kép và khả năng xử lý phân luồng, Intel Core 2 Duo cân bằng giữa việc tiêu thụ điện và thực thi các ứng dụng, kéo dài tối đa thời lượng hoạt động của pin. Laptop dùng vi xử lý Core 2 Duo xung nhịp 2,53 GHz có thể nâng thời lượng pin lên 4 giờ.
Intel Core Solo cũng giống như Intel Core 2 Duo, nhưng là vi xử lý lõi đơn. Vì vậy, khả năng thực thi công việc hạn chế hơn nhưng lại tiêu thụ ít năng lượng hơn, 5,5 - 27 Watt so với mức 15 - 31 Watt của Core Duo. Vi xử lý Core Solo có xung nhịp tối đa 1,83 GHz.
Intel Atom với xung nhịp tối đa 1,66 GHz và bộ nhớ đệm L2 “khiêm tốn” 512 KB. Intel Atom đã “đánh đổi” khả năng thực thi lấy kích thước nhỏ hơn và tiết kiệm điện hơn, tiêu thụ từ 2,5 - 8 Watt, được sử dụng chủ yếu cho netbook. Asus Eee PC 1000He là ví dụ điển hình. Với thời lượng pin rất ấn tượng lên tới 11 giờ hoạt động với chỉ một lần nạp đầy.
AMD Turion 64 X2 Ultra là đối thủ cạnh tranh chính của Intel Core 2 Duo. AMD Turion 64 X2 Ultra lõi kép tăng khả năng xử lý đa nhiệm. Trang bị công nghệ tiết kiệm năng lượng PowerNow mà AMD “quảng cáo” có thể ‘nới dài” thời lượng sử dụng của hệ thống thêm 65%. Xung nhịp tối đa 2,4 GHz. Tiêu tụ nhiều điện năng hơn một chút so với đối thủ Core 2 Duo, khoảng 32 - 35 Watt.
AMD Turion 64 là phiên bản “rút gọn” của Turion 64 X2 với đầy đủ tính năng, nhưng cũng giống như Intel Core Solo, AMD Turion 64 là vi xử lý lõi đơn tiêu thụ 25 - 35 Watt và xung nhịp lên tới 2,4 GHz.
Nguyễn Nguyên (theo Cnet)
