Pin 18650 là gì? Thông số và các loại thường gặp

Pin 18650 là gì?

Pin 18650 là pin Lithium-ion 3,7V hình trụ với đường kính 18mm và dài 65mm, trọng lượng khoảng 45g. Ưu điểm quan trọng nhất là điện áp cao, mật độ năng lượng cao và không có hiệu ứng nhớ. Với điện áp định danh 3,7V, điện áp cut-off 2,5V và khi đầy là 4,2V.

Được sử dụng rộng rãi nhất: máy tính xách tay, dụng cụ điện không dây, một số ô tô điện, xe tay ga điện, hầu hết xe đạp điện (xe đạp được điều khiển hoặc hỗ trợ bởi động cơ điện), sạc dự phòng di động, điện tử thuốc lá và đèn pin LED.

Số 0 cuối cùng trong tên pin 18650 có nghĩa là hình dạng của pin, tức là hình trụ.

Số 18650 cũng là thuộc tiêu chuẩn phân loại pin Lithium-ion 3,7V hình trụ theo kích thước như: 14500, 21650, 21700…

Cấu tạo

Pin lithium-ion, gọi tắt là pin Li-ion, là một loại pin thứ cấp (có thể sạc lại) bao gồm các tế bào trong đó các ion lithium di chuyển từ cực dương qua chất điện phân đến cực âm trong quá trình xả và ngược lại khi sạc.

Cực âm được làm bằng vật liệu composite (một hợp chất lithium xen kẽ) và xác định tên của tế bào pin Li-ion. Cực dương thường được làm từ than chì xốp. Chất điện phân có thể là chất lỏng, polyme hoặc rắn. Thiết bị phân tách xốp để cho phép vận chuyển các ion lithium và ngăn tế bào khỏi bị đoản mạch và thoát nhiệt.

Các đặc tính hóa học, hiệu suất, chi phí và an toàn khác nhau giữa các loại pin lithium-ion. Các thiết bị điện tử cầm tay hầu hết sử dụng pin lithium polymer (với gel polymer làm chất điện phân), vật liệu cực âm lithium coban oxit (LiCoO2) và cực dương than chì, cung cấp mật độ năng lượng cao.

Nói chung, pin Li-ion có mật độ năng lượng cao, không có hiệu ứng bộ nhớ và khả năng tự xả thấp. Mặt khác, chúng đắt tiền và phải sử dụng thiết bị điện tử giám sát để đảm bảo bảo vệ chống sạc quá mức và phóng điện sâu. Điện áp danh định là 3,7 V.

Lưu ý rằng pin Lithium dùng 1 lần không sạc lại được (như pin cúc áo lithium CR2032 3V) phải được phân biệt với pin Lithium-ion hoặc lithium-polymer có thể sạc lại. Pin lithium sơ cấp chứa Lithium kim loại, mà pin Lithium-ion thì không.

Thông số kỹ thuật chính

Dung lượng

Đây là mức năng lượng mà pin có thể lưu trữ và cung cấp. Đơn vị đo dung lượng thường là mAh (miliamp giờ). Ví dụ: pin 18650 có thể có dung lượng từ 2000mAh đến 3500mAh hoặc thậm chí cao hơn.

Điện áp

Pin 18650 bao nhiêu vol? Thường sẽ hiểu đơn giản là pin li-ion 18650 3,7V, tuy nhiên chi tiết hơn thì như sau:

• Điện áp danh định của pin lithium-ion 18650 tiêu chuẩn thường là 3,7V.
• Điện áp đầy thường là khoảng 4,2V. Đây là điện áp tối đa mà pin có thể đạt được khi đang được sạc. Khi pin đạt đến điện áp đầy, quá trình sạc nên được dừng để tránh làm tổn hại đến pin hoặc gây nguy hiểm. Việc duy trì pin ở mức điện áp đầy quá lâu có thể gây ra quá tải và gây hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ của pin.
• Điện áp cut-off: Thường là khoảng 2,5V, là mức điện áp tối thiểu mà pin được phép giảm xuống trước khi cần được sạc lại. Khi điện áp của pin tiếp cận hoặc điều chỉnh đến điện áp cut-off, nó cho thấy rằng pin đang gần hết năng lượng và cần được sạc lại để tránh suy giảm hiệu suất và bảo vệ pin khỏi quá tải.

Dòng tải liên tục hay C-rate

Đây là dòng điện mà pin có thể cung cấp liên tục trong một khoảng thời gian dài mà không gây ra sự suy giảm hiệu suất. Ký hiệu CDR (Continuous Discharge Rate) với đơn vị đo thường là A (Ampe), Ví dụ Pin 18650 Vapcell K30 có dòng xả: 15A CDR – Max 30A.

C-rate cũng là thể hiện của dòng xả liên tục nhưng nó là tỷ lệ với Dung lượng pin. Ví dụ pin Samsung INR18650-25R có Dung lượng 2500mAh, dòng xả 8C tức là pin có thể xả dòng 8* (2500mAh/1000)= 20A. hay CDR 20A.

Dòng xả tối đa

Đây là dòng điện tối đa mà pin có thể cung cấp trong một thời gian ngắn – Burst Discharge Rate. Đây thường là một con số cao hơn so với dòng xả liên tục CDR và được sử dụng cho các tác vụ đòi hỏi năng lượng cao như khởi động động cơ mạnh.

Dòng sạc

Dòng sạc tiêu chuẩn thường là 0,5C và 1C với các pin có dòng xả cao. Tùy vào pin của mỗi nhà sản xuất, như pin của Samsung INR18650-30Q 3000mAh có dòng sạc đến 4A tức là hơn 1,3C.

Số chu kỳ sạc – xả – vòng đời pin

Đây là số lần pin có thể được sạc và xả trước khi hiệu suất của nó bị suy giảm đáng kể. Mỗi pin lithium-ion 18650 có một số chu kỳ sạc – xả  nhất định tuy vào hãng sản xuất, thanh phần cực pin, phổ biến là từ 500 chu kỳ đến 1000 chu kỳ.

Pin xả dòng càng cao nhiều thì vòng đời sẽ ngắn hơn. Ví dụ pin dung lượng 3500mAh và xả thường xuyên với dòng 20A sẽ có vòng đời ngắn hơn nếu thường xuyên xã dòng 10A. Và phương pháp sạc pin chính của pin lithium-ion 18650 là phương pháp sạc ổn dòng – ổn áp (CC-CV).

Thành phần pin

ICR, IMR và INR là các chữ viết tắt để chỉ loại hóa chất cathode được sử dụng trong các pin 18650. Chúng tượng trưng cho các loại pin có tính chất và ứng dụng khác nhau:

• ICR (Li-ion Cobalt Oxide): Đây là loại pin sử dụng cathode là Cobalt Oxide (CoO2). Pin ICR có mật độ năng lượng cao, nhưng có khả năng chịu tải liên tục thấp hơn so với các loại pin khác. Pin ICR thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử như laptop, điện thoại di động, máy ảnh với yêu cầu dung lượng cao và không cần dòng tải lớn.
• IMR (Li-ion Manganese Rechargeable): Loại pin IMR sử dụng cathode là Manganese (Mn). Pin IMR có khả năng chịu tải liên tục cao hơn so với ICR và có khả năng xả điện cực tốt. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu dòng tải lớn như đèn pin mạnh, công cụ điện, và các thiết bị cần năng lượng mạnh và ổn định.
• INR (Li-ion Nickel Rechargeable): Loại pin INR sử dụng cathode là Nickel (Ni). Pin INR kết hợp sự ổn định của pin ICR và khả năng chịu tải cao của pin IMR. Chúng cung cấp một sự kết hợp tốt giữa dung lượng, dòng tải và an toàn. Pin INR thường được sử dụng trong các ứng dụng như xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng và các thiết bị cần dung lượng cao và dòng tải ổn định
• NCR là một loại pin khác sử dụng cathode là Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA). Pin NCR có mật độ năng lượng cao hơn so với ICR, IMR và INR, nhưng có khả năng chịu tải thấp hơn. Pin NCR thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử như máy tính xách tay, máy ảnh, máy nghe nhạc với yêu cầu dung lượng cao và không cần dòng tải lớn. NCR là viết tắt của “Nickel / Cobalt / Rechargeable” chỉ định nó là pin sạc lai lithium-ion.

Và còn nhiều loại khác nữa, phụ thuộc vào công nghệ của nhà sản xuất.

Dung lượng pin 18650 cao nhất bao nhiêu mAh?

Dung lượng cao nhất của pin 18650 hiện nay là 3500mAh của hãng LG, Efest, Sanyo, Panasonic. Xem thêm bảng bên dưới. Thế nên phải cẩn thận nếu bạn nghe quảng cáo về pin lithium-ion 18650 có dung lượng nào từ 4000mAh trở lên. Chúng có thế sẽ rất đắt hoặc không đúng dung lượng thực.

Được lựa chọn, mọi người sẽ chọn pin có dung lượng cao nhất. Dung lượng được đo bằng milliAmpere-giờ (mAh) và điều này cho chúng ta biết chúng ta có thể rút bao nhiêu milliAmp từ pin trong bao nhiêu giờ.

Tuy nhiên, công suất phải dựa theo dòng xả tính bằng chỉ số CDR đơn vị A hoặc C-rate. Mặc dù có vài loại pin xả cao nhưng dung lượng thấp, như Pin LG HB6 có CDR là 30A nhưng dung lượng chỉ có 1500mAh. Hay là Panasonic NCR18650B có CDR chỉ 4,9A và dung lượng 3400mAh.

Có một số loại pin có thể cân bằng dung lượng và dòng xả, chẳng hạn như Samsung 25R, LG HG2 và Samsung 30Q. Cả ba loại pin này đều mang lại sự cân bằng tuyệt vời giữa dung lượng và dòng điện. Cho dòng xả 25~30A và dụng lượng 3000mAh đến 2500mAh.

Bảng so sánh các pin 18650 phổ biến từ các thương hiệu lớn. Sắp xếp theo Dung lượng giảm dần.

Thương hiệu	Model	Dung lượng (mAh)	Dòng xả Max (A)	Dòng sạc Max (A)
LG	INR18650MJ1	3500	10	2,5
Panasonic	NCR18650GA	3500	20	2,5
Samsung	INR18650-35E	3500	15	4
Panasonic	NCR18650B	3400	10
LG	INR18650-HG2	3000	20	2,5
Sanyo	UR18650NSX	3000	20	2,5
Samsung	INR18650-30Q	3000	15	4
LG	INR18650MH1	3000	10	2,5
Panasonic	NCR18650PF	2900	20	2,5
Samsung	INR18650-25R	2500	20	2,5
Sony	US18650VTC5	2500	30	2,5
Efest	IMR18650	2500	20	2,5
Sanyo	UR18650F	2200	20	2,5
Sony	US18650VTC4	2100	30	2,5
Sanyo	UR18650P	2100	20	2,5
Sony	US18650VTC3	1600	30	2,5

Một số ví dụ về các thiết bị sử dụng pin 18650

Pin sạc dự phòng: Pin 18650 thường được sử dụng trong các loại pin sạc dự phòng do dung lượng lớn và khả năng sạc lại.

Máy khoan, máy cắt, quạt cầm tay: Các thiết bị công cụ điện cầm tay như máy khoan, máy cắt, quạt cầm tay thường sử dụng pin 18650.

Đèn pin: Đèn pin LED hiện đại thường sử dụng pin 18650 do khả năng cung cấp năng lượng lâu dài.

Pin laptop: Một số laptop sử dụng pin 18650 trong hệ thống nguồn của chúng.

Xe đạp điện, xe máy điện: Pin 18650 cũng được sử dụng trong các loại xe đạp điện và xe máy điện.

Pin lưu trữ điện mặt trời: Pin lithium-ion 18650 cũng là cell trong các bộ lưu trữ trong các bộ điện năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, hiện nay cũng có nhiều loại pin đang dần thay thế cell pin 18650 như pin chữ nhật Lifepo4 (LFP), pin lithium-ion 32650.

Các pin 18650 có thể được kết hợp với nhau để tạo ra các cấp điện áp khác nhau. Ví dụ, hai pin 18650 3,7v mắc nối tiếp có thể tạo thành điện áp 7,4V gọi là khối pin 2S. Tương tự, để tạo ra khối pin 3S với điện áp 12v, người ta mắc nối tiếp 3 pin.