Tìm hiểu Pin điện. Lịch sử phát triển Pin

Pin điện là một trong những phát minh vĩ đại của chúng ta, nó giúp cho mọi thiết bị trở nên hữu ích và dễ dàng hơn. Bạn hãy thử tưởng tượng một thế giới sẽ ra sao nếu không có pin, điện thoại, laptop, thiết bị cầm tay,… sẽ phải nối với lưới điện bằng dây, và thực sự thì chẳng có cái gọi là di động nữa.

Khám phá nguyên lý đầu tiên

May mắn thay, chúng ta có pin. Trở lại năm 150 trước Công nguyên ở Mesopotamia, nền văn hóa Parthia đã sử dụng một thiết bị gọi 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.

“Baghdad Battery” – được gọi là “pin nồi gốm” lâu đời nhất thế giới được phát hiện trong tàn tích của Khu jut Rabu, một ngôi làng ở ngoại ô thủ đô Baghdad của Iraq. Loại pin này có tuổi đời hơn 2.000 năm. Người ta cho rằng nó được sử dụng để mạ kim loại, thay vì dùng làm pin để tạo ra điện.

Điện áp sẽ là khoảng 1,5-2 volt. Người ta không biết chính xác dung dịch điện phân sẽ là gì, nhưng chúng ta có thể tưởng tượng rằng họ có thể đã sử dụng giấm hoặc rượu.

Năm 1748 — Benjamin Franklin lần đầu tiên đặt ra thuật ngữ “battery” (Pin) để mô tả một mảng các tấm thủy tinh tích điện.

Vào năm 1780, một nhà sinh vật học người Ý tên là Luigi Galvani đã phát hiện ra rằng khi hai loại kim loại khác nhau tiếp xúc với chân của một con ếch đã chết, có một dòng điện chạy giữa chúng và khiến chân bị co giật. Điều này được cho là đánh dấu phát hiện đầu tiên về nguyên lý đằng sau pin.

Luigi Galvani đã chứng minh những gì ngày nay chúng ta hiểu là cơ sở điện của các xung thần kinh và cung cấp nền tảng nghiên cứu cho các nhà phát minh sau này như Volta để tạo ra pin.

Voltaic Pile

Voltaic Pile (Pin Volta) 1800 — Alessandro Volta đã phát minh ra Voltaic Pile và khám phá ra phương pháp sản xuất điện thực tế đầu tiên. Được cấu tạo từ các đĩa kẽm và đồng xen kẽ với các miếng bìa cứng ngâm nước muối giữa các kim loại, Pin Volta tạo ra dòng điện. Pin Volta của Alessandro Volta là “tế bào pin ướt” đầu tiên tạo ra dòng điện ổn định, đáng tin cậy.

Daniell Cell

Daniell Cell 1836 — Pin Volta không thể tạo ra dòng điện trong một thời gian dài. Nhà phát minh người Anh, John F. Daniell đã phát minh ra Tế bào Daniell sử dụng hai chất điện phân: đồng sunfat và kẽm sunfat. Tế bào Daniel tồn tại lâu hơn Tế bào hay Pin Volta. Loại pin này, tạo ra khoảng 1,1 vôn, được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các đồ vật như điện báo, điện thoại và chuông cửa, vẫn phổ biến trong các gia đình trong hơn 100 năm.

Pin nhiên liệu

Fuel Cell 1839 — William Robert Grove đã phát triển pin nhiên liệu đầu tiên, loại pin này tạo ra điện bằng cách kết hợp hydro và oxy.

Giai đoạn 1839 đến 1842

Các nhà phát minh đã cải tiến pin sử dụng điện cực lỏng để sản xuất điện. Bunsen (1842) và Grove (1839) đã phát minh thành công nhất.

Có thể sạc lại 1859

Nhà phát minh người Pháp, Gaston Plante đã phát triển loại pin axit-chì lưu trữ thực tế đầu tiên có thể sạc lại (pin thứ cấp). Loại pin (hay còn gọi là ắc quy) này được sử dụng chủ yếu trên ô tô, xe máy ngày nay.

1866 Tế bào kẽm-cacbon Leclanche

1866 Tế bào kẽm-cacbon Leclanche — Kỹ sư người Pháp, Georges Leclanche đã được cấp bằng sáng chế cho pin ướt carbon-kẽm được gọi là Leclanche cell. Theo Lịch sử của Pin: “Tế bào ban đầu của George Leclanche được lắp ráp trong một cái nồi xốp. Điện cực dương bao gồm mangan đioxit nghiền nhỏ với một ít cacbon trộn vào. Cực âm là một thanh kẽm. Cathode được nhét vào trong nồi, và một thanh cacbon được đưa vào để hoạt động như một bộ thu dòng điện. Sau đó, anode hoặc thanh kẽm và chậu được nhúng vào dung dịch amoni clorua. Chất lỏng đóng vai trò là chất điện phân, dễ dàng thấm qua cốc xốp và tiếp xúc với vật liệu làm cathode. Chất lỏng đóng vai trò là chất điện phân, dễ dàng thấm qua cốc xốp và tiếp xúc với vật liệu làm cathode.” Georges Leclanche sau đó đã cải tiến hơn nữa thiết kế của mình bằng cách thay thế bột nhão amoni clorua cho chất điện phân lỏng và phát minh ra phương pháp làm kín pin, phát minh ra tế bào khô đầu tiên, một thiết kế cải tiến hiện có thể vận chuyển được.

Năm 1881

J.A. Thiebaut đã được cấp bằng sáng chế cho loại pin đầu tiên có cả điện cực âm và nồi xốp được đặt trong một cốc kẽm.

1886 Carl Gassner phát minh ra pin khô

Carl Gassner đã phát minh ra pin tế bào pin khô đầu tiên thành công về mặt thương mại (pin kẽm-carbon). Có lẽ bạn đã rất quen với loại pin này ngày nay.

Pin niken-cadmium

Năm 1899, kỹ sư người Thụy Điển Waldemar Jungner đã phát minh ra pin niken-cadmium. Đây là loại pin tạo ra từ kỷ nguyên là nguồn gốc của pin lưu trữ ngày nay.

Alkaline Storage 1901

Alkaline Storage 1901 — Thomas Alva Edison đã phát minh ra pin lưu trữ kiềm. Tế bào kiềm của Thomas Edison có sắt làm vật liệu anode (-) và oxit niken làm vật liệu cathode (+).

Pin Alkaline-Mangan năm 1949

Pin Alkaline-Mangan năm 1949 — Lew Urry đã phát triển loại pin kiềm nhỏ vào năm 1949. Nhà phát minh đang làm việc cho Công ty Pin Eveready tại phòng thí nghiệm nghiên cứu của họ ở Parma, Ohio. Pin kiềm có tuổi thọ cao gấp 5 đến 8 lần các tế bào kẽm-cacbon, những người tiền nhiệm của chúng.

Pin mặt trời 1954

Pin mặt trời 1954 — Gerald Pearson, Calvin Fuller và Daryl Chapin đã phát minh ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên. Pin năng lượng mặt trời chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Năm 1954, Gerald Pearson, Calvin Fuller và Daryl Chapin đã phát minh ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên. Các nhà phát minh đã tạo ra một loạt các dải silicon (mỗi dải có kích thước bằng lưỡi dao cạo), đặt chúng dưới ánh sáng mặt trời, bắt các điện tử tự do và biến chúng thành dòng điện. Phòng thí nghiệm Bell ở New York đã công bố chế tạo nguyên mẫu pin năng lượng mặt trời mới. Bell đã tài trợ cho nghiên cứu. Thử nghiệm dịch vụ công cộng đầu tiên của Bell Solar Battery bắt đầu với hệ thống mang điện thoại (Americus, Georgia) vào ngày 4 tháng 10 năm 1955.

Và sau đó, cho đến bây giờ, có hàng nghìn loại pin ra đời, dựa trên nguyên lý hình thành cơ bản, với những cải tiến, phát triển để tối ưu hóa kích thước, khối lượng, dung lượng, điện phát ra… Sự phát triển của pin điện vẫn tiếp tục chưa có hồi kết, và ngày càng phát triển hơn nữa để đáp ứng về dung lượng, khả năng sạc lại,… đáp ứng cho nhu cầu sử dụng, đặc biệt trên xe điện ngày nay.

2021, Update 2023