Bi kịch trời lạnh: Pin điện thoại sụt nhanh đến thảm họa, tại sao vậy?

Điện thoại của bạn có từng rơi vào tình trạng xuống pin nhanh vào những ngày thời tiết lạnh?

Câu chuyện về người đàn ông sống ở Chicago, nơi có mùa đông thực sự rất khắc nghiệt. Chuyện kể rằng người này có lần phải ở ngoài trời trong khi nhiệt độ đang là -16 độ C, và tất cả những gì anh muốn làm là bước vào một cửa hàng để tránh rét.

Anh chàng còn có mục đích khác là sạc nhờ pin điện thoại trong cửa hàng. Khi điện thoại đã đầy pin, anh di chuyển tới trung tâm thành phố, một nơi không mấy quen thuộc. Không sao, vì có hệ thống GPS trên điện thoại để tìm đường.

Tuy nhiên, khi lấy điện thoại ra, anh ấy thấy có điều kỳ lạ. Dung lượng pin điện thoại đã giảm rõ rệt, biểu tượng trên góc phải màn hình chỉ có một vạch đỏ và con số 1%. Một phút sau, màn hình tắt hẳn.

Điện thoại "tịt ngóm" khi trời lạnh. Tại sao?

Tại sao lại như vậy chứ?

Đơn giản thôi, vì trời lạnh khiến pin ngừng hoạt động và cơ chế của nó như sau.

Trước tiên, cần biết rằng pin hoạt động dựa vào các phản ứng hóa học và phần lớn pin trong thiết bị điện tử hiện nay là loại lithium ion. Trong quá trình sạc, các ion Lithium dịch chuyển từ cực dương sang cực âm và quá trình xả hay còn gọi là sử dụng pin sẽ diễn ra ngược lại.

Pin Lithium ion thường sử dụng điện cực là các hợp chất mà cấu trúc tinh thể của chúng có dạng lớp. Các ion sẽ xâm nhập và lấp vào khoảng trống giữa các lớp này trong quá trình sạc và sử dụng pin, nhờ đó phản ứng hóa học xảy ra.

Pin hoạt động dựa vào các phản ứng hóa học.

Thế nhưng bất kỳ ai học qua hóa học cũng biết rằng nhiệt độ thấp sẽ làm chậm hoặc khiến các phản ứng ngưng xảy ra. Và đó chính là lý do vì sao điện thoại của bạn bị sập nguồn khi trời lạnh.

Thực tế, các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra lý do chính xác vì sao thời tiết lạnh giá lại làm chậm các phản ứng xảy ra bên trong pin lithium ion. Năm 2011, một nhóm kỹ sư nghiên cứu về pin đã chia sẻ trên tạp chí The Electrochemical Society rằng: "Cơ chế chính xác dẫn đến hiệu suất kém của pin ion Lithi khi nhiệt độ thấp vẫn chưa được làm rõ".

Nhưng thời tiết cực lạnh sẽ làm giảm phản ứng trong hầu hết các loại pin là có thật

Nhà hóa học Stephen J. Harris, đến từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cho biết trong điều kiện nhiệt độ cực lạnh, việc sạc pin ion Lithium là bất khả thi.

Khi dung lượng pin trên điện thoại hiển thị 1%, có nghĩa là tất cả các ion không dịch chuyển sang cực âm. Nhiệt độ lạnh sẽ ngăn cản các phản ứng đó lại, nên dòng điện tạo ra yếu hơn những gì điện thoại cần có để hoạt động bình thường.

Dấu hiệu của việc "sụt điện" là pin bỗng nhiên gần kiệt và tắt ngay sau đó. Khi pin quá lạnh, các ion sẽ không thể tiến tới cực âm. Thay vào đó, chúng sẽ rời khỏi dung dịch điện ly và bám lên bề mặt cực âm dưới dạng rắn. Quá trình này có thể làm hỏng hiệu suất và tuổi thọ của pin.

Trên thực tế, các nhà sản xuất điện thoại có thể đảm bảo rằng máy vẫn hoạt động tốt trong khoảng 0 - 45 độ C.

Khi điện thoại được làm ấm trở lại, các phản ứng sẽ trở về bình thường mà không cần bất kỳ tác động nào với nguồn điện. Hóa ra các ion đã không mất đi đâu cả, chỉ là chúng không thể chuyển động khi nhiệt độ quá lạnh mà thôi.

Nhiệt độ là bao nhiêu để khiến pin điện thoại sụt thê thảm?

Thực ra nếu bạn ở Việt Nam trong những ngày trời lạnh và cảm thấy pin điện thoại sụt nhanh hơn thật, thì lời khuyên là... nên đi thay pin mới đi. Trên thực tế, các nhà sản xuất điện thoại có thể đảm bảo rằng máy vẫn hoạt động tốt trong khoảng 0 - 45 độ C.

Ngoài khoảng đó, mọi chuyện mới bắt đầu trở nên khó khăn hơn với máy. Vì vậy, nếu có cảm thấy pin sụt nhanh hơn thì chỉ là "thần hồn nát thần tính", hoặc điện thoại của bạn đã đến lúc cần thay thế rồi mà thôi.