Tuổi thọ của pin điện là bao nhiêu?

Hai pin điện có trọng lượng như nhau, lượng điện phóng ra và tuổi thọ của chúng rất khác nhau. Với loại pin điện thông thường, lượng điện phóng ra không lớn nên thời gian sử dụng cũng ngắn. Một pin điện khi mua về cho dù không sử dụng, tối đa chỉ sau 1 - 2 năm, do hiện tượng tự phóng điện nên dần dần bị rò điện và sẽ bị hư hỏng hoàn toàn.

Thế nhưng có nhiều trường hợp, người ta cần sử dụng các pin điện có tuổi thọ dài. Ví dụ với giới y học, việc phát minh máy kích nhịp tim là một phát minh lớn. Thế nhưng khi đưa máy kích nhịp tim vào cơ thể cần loại pin điện có yêu cầu đặc biệt để làm nguồn năng lượng. Pin điện dùng cho máy kích nhịp tim phải hoạt động liên tục, ổn định, không rò điện, thể tích nhỏ, nhẹ, không độc, và đương nhiên tuổi thọ của pin phải dài. Giả sử nếu tuổi thọ của pin chỉ là hai năm, thì cứ hai năm phải làm phẫu thuật một lần để thay pin. Điều đó rõ ràng có thể ảnh hưởng đến sự sống và gây sức ép tâm lý cho bệnh nhân. Qua nhiều năm nghiên cứu, người ta chú ý đến loại pin liti. Từ năm 1976, ở Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu pin liti, đến năm 1977 bắt đầu thử nghiệm. Năm 1978 đã cho ra đời sản phẩm đầu tiên, và đã đưa vào cơ thể người sử dụng cho 42 trường hợp, không có trường hợp nào thất bại. Ngày nay kiểu pin liti mới đã được ứng dụng vào máy kích nhịp tim, có trường hợp tuổi thọ của pin dài hơn 10 năm.

Vì sao pin liti lại có tuổi thọ dài như vậy? Pin liti là loại pin có hiệu suất năng lượng cao. Hiệu suất năng lượng được đo bằng năng lượng điện mà pin có thể giải phóng cho một đơn vị khối lượng (thường gọi là đơn vị trọng lượng) của pin. Liti là kim loại có khối lượng nguyên tử nhỏ nhất. Khối lượng nguyên tử của liti chỉ bằng 1/6 khối lượng nguyên tử của bạc hoặc bằng 1/30 khối lượng của chì. Một nguyên tử của liti và của bạc, trong phản ứng điện cực đều giải phóng điện tử của liti rất mạnh. Khi dùng kỹ thuật màng mỏng thì có thể giảm điện tử trong của pin liti rất nhiều nên pin liti rất bền, thời gian sử dụng dài.

Pin khô thông thường là loại pin điện sơ cấp, với ý nghĩa pin điện không thể nạp điện lặp đi lặp lại nhiều lần. Để kéo dài thời gian sử dụng của các loại nguồn điện hoá học như pin, người ta phát minh loại pin thứ cấp, thường hay gọi là ăcquy. Đây là loại nguồn điện hoá học thứ cấp có thể nạp đi nạp lại nhiều lần. Với loại ăcquy thông thường, người ta có thể nạp đi nạp lại từ 300 - 500 lần. Ăcquy thường được dùng để khởi động động cơ trong các phương tiện giao thông vận tải, nên cũng có tên gọi là "ăcquy ô tô". Trong những năm gần đây, nhiều loại pin thứ cấp có tính năng cao được phát minh liên tục. Ví dụ trong cuộc sống hằng ngày người ta dùng pin niken - cađimi. Ưu điểm chủ yếu của pin niken - cađimi là có thể nạp đi, nạp lại rất nhiều lần. Số lần nạp có thể đến 2000 - 4000 lần nên thời gian sử dụng có thể đến 15 năm. Chính vì vậy mà các pin niken - cađimi kiểu kín và nhỏ đã được sử dụng rộng rãi trên các thiết bị điện tử 1. Ngày nay người ta thường kết hợp sử dụng pin niken - cađimi với pin Mặt Trời làm nguồn năng lượng lâu dài cho thông tin ở các vệ tinh nhân tạo.

Pin thứ cấp đã có tuổi thọ ngày càng dài, liệu có thể kéo dài tuổi thọ của pin thứ cấp đến mức "dùng không kiệt" không? Các nhà khoa học nghĩ đến việc sử dụng loại vi sinh vật mới cùng với nguyên lý mới về kỹ thuật nguồn điện hoá học. Người ta chọn nhiều loại điện cực sinh học như điện cực enzim, điện cực vi khuẩn… để chế tạo nguồn điện sinh học "vĩnh cửu". Các nghiên cứu này đã cho kết quả bước đầu. Loại pin điện sinh học vĩnh cửu dựa vào hiện tượng phóng điện của sinh vật. Bản thân tế bào là một pin nhiên liệu cực bé. Quanh màng tế bào có xảy ra các phản ứng hoá học làm xuất hiện một hiệu điện thế nào đó. Dung dịch glucoza bên trong màng tế bào là cực âm của pin nhiên liệu. Bên ngoài màng tế bào do tác dụng oxy hoá của các hợp chất hoá học nên là cực dương của pin nhiên liệu. Các phân tử lớn là các protein sẽ là dây dẫn nối hai cực của pin. Vì vậy chỉ cần nạp glucoza và các chất dinh dưỡng, là nguồn điện sinh vật được tự duy trì. Ngoài ra với pin Mặt Trời thì do bản thân pin không tiêu hao vật chất khi làm việc, nên chỉ cần có năng lượng Mặt Trời là chúng có thể phát điện liên tục, nên có thể sử dụng lâu dài.

Nhờ sự phát triển nhảy vọt của khoa học kỹ thuật, nên thời gian sử dụng của các loại pin mới ngày càng được kéo dài.