EN
Sự phát triển của công nghệ drone gắn liền chặt chẽ với những tiến bộ trong hóa học pin. Nguồn điện là cốt lõi của các phương tiện bay không người lái (UAV), quyết định thời gian bay, phạm vi hoạt động và tổng thể khả năng vận hành. Đối với các phi công, từ người dùng nghiệp dư đến chuyên nghiệp, việc hiểu rõ các đặc điểm, ưu điểm và hạn chế của các loại pin chính là yếu tố thiết yếu để lựa chọn công cụ phù hợp và vận hành an toàn, hiệu quả. Bài viết này sẽ tìm hiểu ba loại pin drone chính: pin lithium polymer (LiPo), lithium-ion (Li-ion) và nickel cadmium (NiCd).
Pin Lithium Polymer (LiPo): Nguồn Năng Lượng Hiệu Suất Cao
Pin LiPo đã trở thành tiêu chuẩn cho nhiều loại drone dân dụng và drone hướng đến hiệu suất cao, đặc biệt trong các lĩnh vực đua drone, biểu diễn kỹ thuật và quay phim chuyên nghiệp. Sự phổ biến của chúng bắt nguồn từ những tính năng đáp ứng các yêu cầu khắt khe của drone hiện đại.
● Hóa Học Và Cấu Trúc: Không giống như pin lithium-ion sử dụng chất điện phân dạng lỏng, pin LiPo sử dụng chất điện phân polymer dạng bán rắn hoặc giống gel. Chúng thường được đóng gói trong các túi màng nhôm-nhựa mềm thay vì các hình trụ kim loại cứng. Thiết kế linh hoạt này cho phép các nhà sản xuất tạo ra các viên pin nhẹ với nhiều hình dạng khác nhau, phù hợp với thân máy bay không người lái nhỏ gọn và khí động học.
● Ưu điểm về hiệu suất: Pin LiPo cung cấp mật độ năng lượng cao (thông thường từ 150–250 Wh/kg) và tốc độ xả cao. Điều này giúp kéo dài thời gian bay và khả năng cung cấp các xung năng lượng nhanh để tăng tốc, cơ động và các động cơ công suất lớn. Tỷ lệ tự xả thấp của chúng cũng giúp duy trì năng lượng lưu trữ khi không sử dụng.
● Thông số kỹ thuật và Nhãn mác: Dung lượng được đo bằng milliampere giờ (mAh) hoặc ampere giờ (Ah). Điện áp phụ thuộc vào số lượng tế bào nối tiếp (S), mỗi tế bào cung cấp 3,7V. Ví dụ, bộ pin 3S cung cấp 11,1V, trong khi bộ pin 6S cung cấp 22,2V. Cấp C cho biết khả năng xả liên tục an toàn; một pin 30C, 5000mAh có thể cung cấp liên tục 150A.
● Cảnh báo và An toàn: Pin LiPo rất nhạy cảm với việc sử dụng sai. Sạc quá mức trên 4,2V mỗi tế bào hoặc xả dưới 3,2V có thể gây hư hỏng vĩnh viễn, phồng hoặc thậm chí cháy nổ. Chúng yêu cầu bộ sạc chuyên dụng có chức năng cân bằng và cần được theo dõi cẩn thận. Tuổi thọ chu kỳ của chúng thường vào khoảng 150–300 chu kỳ, ngắn hơn so với pin lithium-ion. Để kéo dài tuổi thọ, pin nên được bảo quản ở mức sạc khoảng 50% trong môi trường mát mẻ, khô ráo.
Pin Lithium-Ion (Li-ion): Vô địch về độ bền
Pin Li-ion là một loại hóa học phổ biến khác dựa trên lithium, được lựa chọn cho các ứng dụng yêu cầu thời gian bay kéo dài và tuổi thọ hoạt động lâu hơn là công suất tối đa.
● Hóa Học Và Cấu Trúc: Pin Li-ion sử dụng chất điện phân dạng lỏng và thường có trong các gói hình trụ cứng (ví dụ: pin 18650) hoặc dạng lăng trụ, làm cho chúng chắc chắn và bền bỉ.
● Ưu điểm về hiệu suất: Chúng cung cấp mật độ năng lượng cao, thường tương đương hoặc vượt quá pin LiPo. Điều này khiến chúng lý tưởng cho các thiết bị bay không người lái dùng trong khảo sát, kiểm tra, giám sát và chụp ảnh, nơi độ bền là yếu tố then chốt. Pin Li-ion thường có tuổi thọ từ 300–500 chu kỳ, với các công thức tiên tiến có thể đạt tới 500–1000 chu kỳ. Chúng ổn định hơn, ít bị phồng và an toàn hơn trong điều kiện sử dụng bình thường.
● Những điểm đánh đổi: Pin Li-ion thường có tốc độ xả tối đa thấp hơn so với các bộ pin LiPo, khiến chúng kém phù hợp hơn cho drone đua hoặc biểu diễn. Chúng cũng có thể nặng hơn một chút so với dung lượng tương đương. Tuy nhiên, những đổi mới như pin lithium mật độ năng lượng cao (lên đến 400 Wh/kg) đang mở rộng giới hạn, cho phép thời gian bay lâu hơn và hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ rộng (-40°C đến 60°C).
Pin Nickel Cadmium (NiCd): Những cựu binh chắc chắn và bền bỉ
Pin NiCd đại diện cho công nghệ cũ hơn, phần lớn đã được thay thế bởi các hóa chất dựa trên lithium trong các loại drone tiêu dùng, nhưng chúng vẫn hữu ích trong một số ứng dụng nhất định nhờ độ bền cao.
● Hóa học và Lịch sử: Pin NiCd sử dụng điện cực cadmium và hydroxit nickel cùng với chất điện phân kiềm. Mật độ năng lượng của chúng thấp hơn nhiều (40–60 Wh/kg), khiến chúng nặng và cồng kềnh hơn so với pin lithium.
● Ưu điểm: Ắc quy NiCd vượt trội trong điều kiện khắc nghiệt, hoạt động đáng tin cậy trong khoảng từ -20°C đến 60°C (đôi khi từ -30°C đến 50°C). Chúng chịu được va đập, rung động, sạc quá mức và xả sâu tốt hơn ắc quy lithium. Ngoài ra, chúng cung cấp tốc độ xả cao và thường rẻ hơn.
● Nhược điểm và Bảo trì: Ắc quy NiCd gặp phải hiện tượng "hiệu ứng nhớ", trong đó các chu kỳ sạc/xả một phần lặp lại sẽ làm giảm dung lượng. Cần xả đầy đủ định kỳ để duy trì hiệu suất. Chúng cũng có tỷ lệ tự xả cao và chứa cadmium độc hại, gây lo ngại về môi trường. Việc sạc chậm hơn (10–16 giờ với chế độ sạc nhỏ giọt), mặc dù có thể sạc nhanh ở mức 1C trong khoảng một giờ.
Kết luận: Lựa chọn nguồn điện phù hợp
● Ắc quy LiPo là lựa chọn tốt nhất cho các thiết bị bay không người lái hiệu suất cao dùng trong đua, biểu diễn hoặc các bộ máy tự chế, mang lại công suất mạnh mẽ và thiết kế nhẹ nhưng đòi hỏi thao tác cẩn thận.
● Pin Li-ion rất phù hợp cho các loại drone thương mại, chụp ảnh và các drone tập trung vào độ bền, cân bằng giữa mật độ năng lượng, độ an toàn và tuổi thọ chu kỳ dài.
● Pin NiCd chỉ phù hợp với các ứng dụng công nghiệp, quân sự hoặc cũ kỹ cụ thể nơi độ bền cực cao và khả năng chịu nhiệt độ vượt trội hơn các nhược điểm của chúng.
Khi công nghệ pin tiếp tục phát triển, mật độ năng lượng cao hơn, độ an toàn được cải thiện và khả năng thích nghi nhiệt độ tốt hơn đang xuất hiện. Sự đánh đổi giữa công suất, độ bền và độ vững chắc sẽ vẫn là yếu tố trung tâm trong hàng không drone. Bằng cách hiểu rõ các loại pin cốt lõi này, các phi công và người vận hành có thể đưa ra quyết định sáng suốt, đảm bảo drone của họ có 'trái tim' phù hợp với nhiệm vụ.
