Pin là một phát minh vĩ đại, đã định hình nền văn minh nhân loại. Từ khi ra đời cách đây hơn 200 năm, pin đã liên tục được cải tiến, mang tới những bước tiến khổng lồ trong khoa học kỹ thuật.
Lịch sử phát triển của pin
Lịch sử phát triển của pin kéo dài hơn 2000 năm. Dưới đây là một số cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của pin:
Khoảng 250 trước Công nguyên, một trong những dạng pin đầu tiên được biết đến là pin Baghdad, được làm bằng các điện cực đồng và sắt với giấm hoặc axit xitric. Các nhà khảo cổ tin rằng đây không thực sự là pin mà được sử dụng chủ yếu cho các nghi lễ tôn giáo, hay việc mạ kim loại.
Vào năm 1799, nhà vật lý người Ý Alessandro Volta đã phát minh ra pin Volta – chiếc pin điện hóa đầu tiên trong lịch sử loài người. Ông sử dụng cặp kim loại đồng và kẽm, ngăn cách bằng vải thấm nước muối để tạo ra dòng điện ổn định. Đây là bước tiến mang tính cách mạng, mở ra kỷ nguyên sử dụng điện năng di động thay vì phải phụ thuộc vào các máy phát điện cố định.
Năm 1836, nhà hóa học người Anh John Frederic Daniell phát minh ra pin Daniell, sử dụng hai dung dịch điện ly khác nhau để khắc phục hiện tượng tích tụ khí hydro ở pin Volta. Pin Daniell ổn định hơn và trở thành nguồn điện thực tế đầu tiên.
Các phiên bản cải tiến của pin Daniell tiếp tục được phát triển, như pin Bird, pin ống thấm, pin trọng lực. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong điện tín, điện thoại.
Năm 1839, nhà khoa học người Đức Johann Christian Poggendorff phát minh ra pin Poggendorff. Năm 1839, William Robert Grove phát minh ra pin Grove, cung cấp dòng điện mạnh hơn pin Daniell.
Năm 1859, Gaston Plante – một kỹ sư người Pháp đã cải tiến pin Volta, sử dụng chì làm cực dương và thủy ngân làm cực âm, ngâm trong axit sulfuric loãng. Đây chính là tổ tiên của pin axit chì, có khả năng nạp lại điện bằng cách đảo chiều dòng điện. Điều này đánh dấu sự ra đời của pin sạc – một phát minh đột phá thời bấy giờ.
Thập niên 1870, Georges Leclanché phát minh ra pin khô kẽm cacbon – loại pin phổ biến đầu tiên có thể sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm khô ráo, thuận tiện.
Đến năm 1887, Carl Gassner đã cải tiến pin Leclanche bằng cách sử dụng hỗn hợp nhôm clorua đóng rắn thay vì dung dịch lỏng. Điều này đánh dấu sự ra đời của pin khô hiện đại, tiện lợi hơn nhiều so với các phiên bản trước đó.
Năm 1899, Waldemar Jungner phát minh pin nickel-cadmium, pin kiềm đầu tiên.
Đến thế kỷ 20, các loại pin phổ biến ngày nay như kẽm-carbon, lithium, lithium-ion lần lượt ra đời.
Ngay sau khi được phát minh, pin đã nhanh chóng được ứng dụng trong hệ thống điện tín, điện thoại. Nhờ pin, con người có thể truyền tin đi xa mà không cần dây dẫn.
Các ứng dụng quan trọng của pin
Đến đầu thế kỷ 20, pin trở thành “trái tim” của các thiết bị điện tử xách tay. Từ radio, máy nghe nhạc cá nhân cho đến máy tính xách tay, điện thoại di động – pin cho phép con người tiếp cận thông tin giải trí bất cứ nơi đâu.
Đặc biệt từ khi pin lithium ra đời năm 1991, các thiết bị điện tử di động ngày càng nhỏ gọn, mạnh mẽ hơn.
Pin còn đóng vai trò quan trọng trong việc thay thế động cơ đốt trong bằng động cơ điện, giúp giảm ô nhiễm không khí. Ô tô điện với “trái tim” là pin lithium chính là tương lai của ngành công nghiệp ô tô.
Trong công nghiệp: Pin cũng được ứng dụng trong công nghiệp với quy mô lớn. Chủ yếu là dự phòng hoặc pin lưu trữ năng lượng tái tạo.
Tương lai của pin
Công nghệ pin có thể là chìa khóa cho sự chuyển đổi năng lượng, hỗ trợ giảm khí thải carbon trong ngành vận tải trong khi cung cấp một lớp phủ quan trọng cho việc sản xuất điện từ năng lượng mặt trời và gió. Tuy nhiên, pin lithium-ion hiện đang được sử dụng rộng rãi có thể không đáp ứng được nhu cầu của nền kinh tế xanh toàn cầu trong tương lai.
Một số tiến bộ đáng chú ý trong công nghệ pin có thể được đạt được vào năm 2023, mặc dù chúng có thể mất nhiều thời gian hơn để tạo ra tác động thương mại. Một trong những tiến bộ cần chú ý trong năm này là pin trạng thái rắn.
Pin lithium-ion và các loại pin liên quan sử dụng dung dịch điện phân để di chuyển điện tích; pin trạng thái rắn thay thế dung dịch này bằng gốm hoặc các vật liệu rắn khác. Sự thay đổi này mở ra khả năng đóng gói nhiều năng lượng hơn vào một không gian nhỏ hơn, có thể cải thiện khoảng cách di chuyển của xe điện.
Pin thể thái rắn cũng có thể di chuyển điện tích nhanh hơn, có nghĩa là thời gian sạc ngắn hơn. Và vì một số dung môi được sử dụng trong dung dịch điện phân có thể cháy, những người ủng hộ pin trạng thái rắn cho rằng chúng cải thiện an toàn bằng cách giảm nguy cơ cháy.
Ngoài ra, các lo ngại về nguồn cung cấp các vật liệu quan trọng cho pin như cobalt và lithium đang đẩy mạnh việc tìm kiếm các phương án thay thế cho công nghệ pin lithium-ion tiêu chuẩn. Trong bối cảnh nhu cầu tăng cao cho xe điện và năng lượng tái tạo và sự bùng nổ trong phát triển pin, một điều chắc chắn là pin sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.
Top 5 công ty sản xuất pin lớn nhất thế giới hiện này: CATL, LG, BYD, Panasonic Holdings, SK Innovation.
