Pin 18650, một loại pin Lithium-ion (Li-ion) đặc trưng với kích thước 18mm đường kính và 65mm chiều dài, đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Được thiết kế dưới dạng hình trụ, chúng là một bước tiến đột phá, mang lại nguồn năng lượng di động hiệu quả cho vô số sản phẩm cầm tay.

Từ những chiếc máy ảnh số đến máy khoan điện cầm tay, từ quạt sạc nhỏ gọn đến đèn pin chiếu sáng, và thậm chí là pin cho laptop, xe đạp điện hay xe máy điện, pin 18650 đều đóng vai trò quan trọng. Sự phổ biến của chúng không chỉ đến từ ưu điểm nhỏ gọn và thời gian sử dụng lâu dài mà còn ở khả năng ghép nối linh hoạt để tạo ra các cấp điện áp khác nhau, cùng với một yếu tố then chốt: độ an toàn cao khi sử dụng.

Tìm hiểu sâu về các thông số kỹ thuật của Pin 18650

Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và khai thác tối đa hiệu suất của pin 18650, việc nắm vững các thông số kỹ thuật của chúng là điều cần thiết.

Điện áp của Pin 18650

Điện áp là một trong những thông số cơ bản nhất của pin. Khi đầy pin, một viên pin 18650 thường có điện áp dao động từ 3.7V đến 4.2V. Ngược lại, khi pin yếu, điện áp có thể giảm xuống dưới 3V. Đây là ngưỡng quan trọng để biết khi nào cần sạc lại pin.

Một trong những ưu điểm nổi bật của pin 18650 là khả năng kết hợp linh hoạt để tạo ra các cấp điện áp cao hơn. Khi hai viên pin 18650 được mắc nối tiếp, chúng sẽ tạo ra tổng điện áp là 7.4V (tức là 3.7V + 3.7V). Tương tự, nếu ba viên pin mắc nối tiếp, điện áp sẽ là 11.1V, và cứ thế tiếp tục.

Trong các khối pin lớn, bạn có thể bắt gặp thuật ngữ “cell” để chỉ số lượng pin được mắc nối tiếp. Ví dụ:

• Một khối pin 1 cell có nghĩa là khối pin đó bao gồm một viên pin hoặc nhiều viên pin được mắc song song với nhau để duy trì điện áp trong khoảng 3.7V – 4.2V. Việc mắc song song giúp tăng dung lượng mà không làm thay đổi điện áp.
• Một khối pin 2 cell sẽ có điện áp từ 7.4V – 8.4V (tức là hai viên pin mắc nối tiếp).
• Một khối pin 3 cell có điện áp từ 11.7V – 12.6V (tức là ba viên pin mắc nối tiếp).

Để biết chính xác điện áp còn lại của pin hoặc khối pin, đặc biệt là trong các ứng dụng quan trọng, việc sử dụng các mạch đo điện áp cell pin là rất cần thiết. Các mạch này giúp người dùng theo dõi và quản lý pin hiệu quả, tránh tình trạng xả quá sâu gây hư hỏng pin.

Dung lượng của Pin 18650

Dung lượng pin là một thông số kỹ thuật cực kỳ quan trọng, mô tả khả năng lưu trữ năng lượng của một viên pin. Đơn vị đo dung lượng pin là mAh (miliampe giờ). Con số này trực tiếp quyết định thời gian sử dụng lâu dài của thiết bị dùng pin.

Để dễ hình dung, hãy xem xét ví dụ: nếu một viên pin 18650 có dung lượng 2000mAh, thì về lý thuyết, nó có thể cung cấp dòng điện 2A (2000mA) liên tục trong vòng 1 giờ cho một thiết bị. Công thức tính thời gian sử dụng ước tính là:

Thời gian sử dụng (giờ)=Dung lượng pin (mAh)/Doˋng điện tieˆu thụ (mA)

Áp dụng công thức này, nếu bạn sử dụng một thiết bị tiêu thụ dòng 4A (4000mA) với viên pin 2000mAh, thời gian sử dụng sẽ chỉ còn khoảng nửa tiếng.

Điều đáng lưu ý là dung lượng ghi trên pin thường là dung lượng danh nghĩa do nhà sản xuất công bố sau các thử nghiệm. Trên thực tế, dung lượng thực tế của viên pin có thể chênh lệch một chút so với con số này. Một viên pin chất lượng tốt sẽ có dung lượng thực tế gần bằng hoặc xấp xỉ dung lượng danh nghĩa.

Các viên pin 18650 trên thị trường thường có dung lượng dao động từ 1500mAh đến 4000mAh, tùy thuộc vào thương hiệu và chất lượng. Để tăng dung lượng tổng thể của một khối pin mà vẫn giữ nguyên điện áp, người ta thường mắc song song các cục pin với nhau. Khi mắc song song, tổng dung lượng của khối pin sẽ là tổng dung lượng của từng viên pin riêng lẻ.

Dòng xả của Pin 18650

Một thông số quan trọng khác, thường bị nhầm lẫn với dung lượng, là dòng xả của pin. Dòng xả (hay còn gọi là cường độ dòng điện tối đa mà pin có thể cung cấp) là khả năng cấp dòng điện của pin cho thiết bị. Thông số này cực kỳ quan trọng đối với các thiết bị có yêu cầu tải cao.

Ví dụ, các công cụ điện cầm tay như máy khoan hay máy cắt đòi hỏi một lượng điện năng lớn trong thời gian ngắn để hoạt động hiệu quả. Nếu pin không có đủ khả năng cấp dòng xả cao, điện áp của pin sẽ bị sụt giảm đáng kể, ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị. Ngược lại, các thiết bị như bộ đàm, micro Bluetooth hay sạc dự phòng thường có tải thấp hơn, do đó không cần pin có dòng xả quá cao.

Đơn vị đo dòng xả là C. Giá trị “C” này được tính dựa trên dung lượng của pin.

• Nếu một viên pin có dòng xả 1C và dung lượng 2000mAh, điều này có nghĩa là pin có thể xả tối đa 2000mA (2A). Nếu xả vượt quá mức này, tuổi thọ của pin có thể bị giảm sút đáng kể, thậm chí có nguy cơ gây cháy nổ.
• Tương tự, nếu một viên pin 2000mAh có dòng xả 2C, nó có thể xả tối đa 4000mA (4A).

Điều quan trọng cần nhớ là dòng xả tối đa của pin luôn dựa vào dung lượng thực tế của viên pin đó, không phải dung lượng danh nghĩa. Các loại pin Li-ion phổ biến thường có dòng xả không quá 2C. Tuy nhiên, các loại pin khác như pin Li-Fe (Lithium sắt phốt phát) có thể có dòng xả lớn hơn nhiều, lên tới 10C, 20C, hoặc thậm chí 40C-50C, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu công suất cực đại trong thời gian ngắn.

Nội trở của Pin 18650

Nội trở (hay điện trở trong) của pin là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng và tình trạng hiện tại của viên pin. Pin có nội trở càng thấp thì chất lượng càng tốt, cho phép pin hoạt động hiệu quả hơn và ít bị thất thoát năng lượng dưới dạng nhiệt. Ngược lại, pin có nội trở cao sẽ gây thất thoát điện áp đáng kể khi cấp điện cho tải, làm giảm hiệu suất tổng thể của thiết bị và có thể gây nóng pin.

Ví dụ, nếu một viên pin có nội trở là 500 mΩ (milliohm), và bạn xả dòng điện 2A, thì sẽ có một sự sụt áp là 1V(Điệnaˊpsụt=Doˋngđiện×Nộitrở=2A×0.5Ω=1V). Sự sụt áp này trực tiếp làm giảm điện áp hữu dụng của pin, đặc biệt đáng kể đối với các thiết bị nhạy cảm với điện áp.

Để đo nội trở của pin, có hai phương pháp phổ biến:

Cách 1: Sử dụng tải giả và đồng hồ đo điện tử

• Chuẩn bị: Một tải giả (ví dụ: điện trở công suất 10Ω) và một đồng hồ đo điện tử có độ chính xác cao để đo điện áp.
• Thực hiện:
  1. Đo điện áp của pin khi không có tải (điện áp hở mạch – Vhở​).
  2. Nối pin với tải giả và đo điện áp của pin khi có tải (Vtải​) và dòng điện qua tải (I).
• Công thức tính nội trở: Rnội​=(Vhở​−Vtải​)/I Phương pháp này đòi hỏi sự cẩn thận và tính toán, nhưng khá chính xác nếu thực hiện đúng.

Cách 2: Sử dụng máy đo nội trở chuyên dụng

Đây là cách đơn giản và nhanh chóng nhất. Các thiết bị đo nội trở chuyên dụng được thiết kế để đo trực tiếp giá trị này, mang lại kết quả chính xác và tiện lợi hơn cho người dùng, đặc biệt là khi cần kiểm tra nhiều viên pin.

Sạc Pin 18650 đúng cách để đảm bảo tuổi thọ và an toàn

Việc sạc pin đúng cách không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ của pin mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị.

Dòng sạc tối đa

Dòng sạc tối đa là tốc độ nạp điện cho cục pin, cũng được tính bằng đơn vị C. Để đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho viên pin Li-ion, khuyến nghị chung là dòng sạc không nên vượt quá 1C.

Ví dụ, với một viên pin 3000mAh, dòng sạc 1C sẽ là 3000mA (3A). Tuy nhiên, để tối ưu hóa tuổi thọ pin, nhiều chuyên gia khuyên chỉ nên sạc ở mức khoảng 70% của dòng 1C lý thuyết. Tức là với pin 3000mAh, nên sạc ở mức khoảng 2.1A thay vì 3A.

Tuyệt đối không nên sạc quá dòng sạc tối đa vì điều này có thể gây hỏng pin nghiêm trọng, giảm dung lượng vĩnh viễn, hoặc thậm chí dẫn đến tình trạng quá nhiệt, phồng pin và nguy cơ cháy nổ. Tương tự như dòng xả, dòng sạc tối đa cũng cần dựa vào dung lượng thực tế của viên pin.

Mạch sạc xả pin (BMS – Battery Management System)

Để hỗ trợ quá trình sạc và xả pin an toàn, cũng như bảo vệ pin khỏi các tình trạng quá tải, quá áp, hoặc xả quá mức, người ta thường sử dụng mạch sạc xả pin, hay còn gọi là Hệ thống quản lý pin (BMS). Ngoài các chức năng bảo vệ cơ bản, BMS còn có vai trò cân bằng pin, giúp đảm bảo tất cả các cell pin trong một khối pin được nạp điện đồng đều. Điều này ngăn ngừa tình trạng một số cell bị sạc đầy trong khi các cell khác vẫn còn yếu, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ tổng thể của khối pin.

Có một hiểu lầm phổ biến là chỉ số Ampe (A) ghi trên mạch sạc là dòng xả tối đa mà khối pin có thể cung cấp. Trên thực tế, chỉ số Ampe trên mạch sạc chỉ thể hiện dòng điện tối đa mà bản thân mạch đó có thể chịu được khi dòng điện đi qua. Khả năng xả thực tế của khối pin phụ thuộc hoàn toàn vào dòng xả của các viên pin riêng lẻ cấu thành nên khối pin đó.

Nếu bạn sử dụng một khối pin có dòng xả thấp nhưng lại lắp với một mạch sạc có chỉ số Ampe cao, khi thiết bị yêu cầu dòng điện lớn, điện áp của pin sẽ bị sụt xuống nhanh chóng. Lúc này, mạch sạc xả (BMS) sẽ tự động ngắt điện để bảo vệ pin, khiến thiết bị ngừng hoạt động. Để tiếp tục sử dụng, bạn sẽ cần cắm sạc lại cho khối pin để reset mạch bảo vệ.

Adapter sạc Pin

Việc lựa chọn adapter sạc pin phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo quá trình sạc diễn ra an toàn và hiệu quả.

• Nếu chọn adapter có điện áp thấp hơn điện áp yêu cầu của pin, pin sẽ không thể sạc đầy, hoặc tệ hơn là có thể gây hư hỏng cho bộ sạc.
• Ngược lại, nếu chọn adapter có điện áp quá lớn, pin có thể bị sạc quá áp, dẫn đến tình trạng phồng pin, quá nhiệt, và nguy cơ cháy nổ.

Việc chọn adapter phải dựa vào số cell pin được mắc nối tiếp trong khối pin của bạn.

Ví dụ cụ thể:

• Để sạc 1 viên pin 18650, bạn cần adapter 1S (1 cell) có điện áp 4.2V.
• Để sạc 2 viên pin 18650 mắc nối tiếp, bạn cần adapter 2S (2 cell) có điện áp 8.4V.
• Để sạc 3 viên pin 18650 mắc nối tiếp, bạn cần adapter 3S (3 cell) có điện áp 12.6V.
• Để sạc 4 viên pin 18650 mắc nối tiếp, bạn cần adapter 4S (4 cell) có điện áp 16.8V.
• Để sạc 6 viên pin 18650 mắc nối tiếp, bạn cần adapter 6S (6 cell) có điện áp 25.2V.

Pin có bảo vệ và Pin không có bảo vệ (Protected & Unprotected)

Khi mua pin 18650, bạn sẽ thấy chúng được phân loại là “pin có bảo vệ” (protected) hoặc “pin không có bảo vệ” (unprotected).

• Pin có bảo vệ (Protected): Là những viên pin đã được tích hợp sẵn một mạch bảo vệ nhỏ gọn bên trong. Mạch này có nhiều chức năng quan trọng:
  • Tự động ngắt khi điện áp pin xả quá mức định mức: Điều này ngăn ngừa tình trạng xả pin quá sâu, một trong những nguyên nhân chính gây giảm tuổi thọ và hư hỏng pin Li-ion.
  • Tự động ngắt điện khi dòng xả vượt quá dòng định mức: Chức năng này rất quan trọng, đặc biệt đối với các loại pin chất lượng cao (ví dụ: một số dòng pin AW) để bảo vệ pin khỏi quá tải khi thiết bị yêu cầu dòng điện quá lớn.
  • Tự động ngắt khi sạc đầy: Ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức, giúp bảo vệ pin và kéo dài tuổi thọ. Các viên pin có bảo vệ thường có ghi chữ “protection” hoặc “protected” trên thân pin để người dùng dễ dàng nhận biết.
• Pin không có bảo vệ (Unprotected): Là những viên pin không tích hợp mạch bảo vệ bên trong. Loại pin này thường rẻ hơn nhưng đòi hỏi người dùng phải cực kỳ cẩn thận khi sử dụng và sạc. Bạn sẽ cần sử dụng các thiết bị sạc và thiết bị có mạch bảo vệ riêng biệt để đảm bảo an toàn. Nếu không có các biện pháp bảo vệ thích hợp, pin không có bảo vệ dễ bị hư hỏng do quá sạc, quá xả, hoặc quá dòng, tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ cao hơn.

Việc hiểu rõ về pin 18650 và các thông số kỹ thuật của nó sẽ giúp bạn sử dụng các thiết bị điện tử một cách hiệu quả và an toàn hơn, đồng thời kéo dài tuổi thọ cho các viên pin quý giá này.