Pin Lithium-ion (LiB) là một công nghệ quan trọng trong sáng kiến năng lượng xanh toàn cầu ngày nay vì mật độ năng lượng cao, tuổi thọ cao, hoạt động an toàn và chi phí hợp lý.
Pin Lithium-ion được sử dụng cho xe điện, lưu trữ năng lượng tái tạo, ứng dụng vũ trụ và thậm chí cả thiết bị điện tử cầm tay hàng ngày của chúng ta. Nhiệt độ hoạt động của LiB phải được kiểm soát tốt, vì hiệu suất, tuổi thọ và sự an toàn của nó phụ thuộc vào nhiệt độ.
Vùng nhiệt độ hoạt động an toàn đối với LIB khi xả là −20°C ~ 60° C và khi sạc là 0°C ~ 60°C. Cả nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao nằm ngoài vùng này sẽ dẫn đến sự suy giảm hiệu suất và các hư hỏng không thể phục hồi, chẳng hạn như lớp mạ lithium và hiện tượng thoát nhiệt.
Các nghiên cứu cho biết phạm vi nhiệt độ tối ưu cho LIB là 15° C – 35° C. Nhìn chung, tác động từ nhiệt độ có thể được chia thành hai loại: Tác động nhiệt độ thấp và tác động nhiệt độ cao.
Xem thêm: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của pin Lithium ion
Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp
Pin lithium-ion có thể được xả ở nhiệt độ thấp tới -20° C, nhưng mật độ năng lượng và dung lượng của chúng có thể giảm ở nhiệt độ cực thấp.
Ở nhiệt độ rất thấp, các ion di chuyển chậm hơn qua các chất điện phân, dẫn đến giảm dung lượng.
Ngoài ra, nhiệt độ thấp làm cho tốc độ truyền điện tích giảm, có thể gây khó khăn cho việc sạc pin. Nhiệt độ sạc thấp nhất của pin lithium-ion là 0°C. Nếu pin được sạc ở nhiệt độ đóng băng, nó có thể gây ra sự tích tụ chất điện phân rắn liên pha (SEI) vĩnh viễn trên cực dương, tạo ra hư hỏng không thể phục hồi cho pin.
Ảnh hưởng của nhiệt độ cao
Pin lithium-ion có thể được sạc trong môi trường lên đến 45°C và xả ở nhiệt độ cao tới 60°C. Điều cần thận trọng khi đề phòng ảnh hưởng của nhiệt độ cao là mặc dù môi trường bên ngoài có thể đủ mát, pin vẫn có thể nóng lên bên trong khi cường độ dòng điện cao.
Tiếp xúc với nhiệt độ quá cao có thể gây ra quá trình oxy hóa chất điện phân catốt, dẫn đến mất dung lượng pin. Nhiệt độ cao có thể:
- Tăng điện trở bên trong của pin , dẫn đến mất nguồn
- Tăng tốc quá trình lão hóa của pin, dẫn đến sự xuống cấp nhanh hơn
Nếu pin được xử lý sai hoặc sản xuất không đúng cách, nhiệt độ cao thậm chí có thể dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt, đây là một trong những rủi ro an toàn chính liên quan đến pin lithium-ion (Hiện tượng thoát nhiệt trong pin lithium-ion là sự quá nhiệt của tế bào pin dẫn đến phản ứng hóa học)
Các nhà sản xuất làm thế nào để giảm thiểu rủi ro
Cách dễ nhất để đo và kiểm soát nhiệt độ bên trong của pin là sử dụng hệ thống quản lý pin (BMS) trực tiếp đo nhiệt độ bằng các cảm biến bên trong để ngắt hoặc kích hoạt chế độ làm mát hoặc làm nóng pin tương ứng.
Ngoài ra, BMS còn bảo vệ pin khỏi xả quá dòng, bảo vệ ngắn mạch, chức năng bảo vệ quá
áp, dưới điện áp và quá tải.
Người sử dụng làm thế nào để giảm thiểu rủi ro
Cho dù bạn đang làm việc chỉ với một vài pin lithium-ion hay một kho pin lớn, bạn phải tuân thủ các quy trình làm việc cẩn thận để giảm thiểu rủi ro.
Đầu tiên và quan trọng nhất, pin lithium-ion phải được xử lý theo các thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Bạn nên chú ý đến các hướng dẫn liên quan đến giới hạn an toàn như: dòng điện tối đa cho tải, điện áp sạc, điện áp xả…
Dưới đây là một số lưu ý chung để xử lý, bảo trì, bảo quản và sạc pin lithium-ion một cách an toàn.
Chăm sóc và bảo dưỡng
Cần hết sức cẩn thận để đảm bảo rằng pin không bị bất kỳ loại hư hỏng nào. Điều này có nghĩa là xử lý pin cẩn thận, không xếp chúng vào kho và đảm bảo chúng không nằm lung tung trên kệ hoặc bàn làm việc. Có thể xảy ra hư hỏng nếu pin bị rơi, bị va đập hoặc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời hoặc nhiệt độ quá cao.
Không dùng lực quá mạnh khi cố gắng tháo hoặc lắp pin vào thiết bị. Nếu bạn nhận thấy pin cũ, bị rò rỉ, bị hư hỏng hoặc bị phồng lên, hãy vứt bỏ nó một cách an toàn ngay lập tức vì điều này có thể gây ra rủi ro ngay lập tức.
Khi sử dụng pin, hãy đảm bảo rằng thiết bị hoặc thiết bị mà chúng đang cấp nguồn không bị quá nhiệt. Bạn không nên sạc quá nhiều cho pin lithium-ion, thay vào đó, hãy đảm bảo rằng nó đã được ngắt điện khi đạt đến trạng thái sạc mong muốn. Sạc quá mức có thể dẫn đến các vấn đề an toàn và làm giảm tuổi thọ của pin lithium-ion.
Bảo quản pin Lithium ion
Khi chuẩn bị cất giữ pin lithium-ion, bạn cũng nên đảm bảo rằng chúng ở trạng thái sạc được khuyến nghị.
Nhiều pin lithium-ion được lưu trữ tốt nhất ở trạng thái sạc xấp xỉ 40%. Không bảo quản pin của bạn ở mức này có thể góp phần vào sự mất ổn định của tế bào. Tuy nhiên, hướng dẫn của nhà sản xuất sẽ cung cấp cho bạn lời khuyên chi tiết hơn về đặc điểm bảo quản sản phẩm pin của bạn.
Vòng đời trung bình của pin lithium-ion là khoảng 2000 đến 8000 chu kỳ sạc và xả. Tuy nhiên, tuổi thọ của pin, nhiệt độ giữ pin và cách hoạt động có thể làm giảm hiệu suất của pin. Nên tránh sạc quá mức, quá điện áp sạc và bộ sạc pin không đạt tiêu chuẩn.
Điều kiện bảo quản
Pin nên được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và các nguồn nhiệt hoặc bắt lửa. Bạn phải đảm bảo rằng khu vực bảo quản của bạn luôn được giữ ở nhiệt độ ổn định – lý tưởng nhất là từ 5 – 20 ° C.
Đảm bảo rằng pin của bạn được lưu trữ (và được sạc) trong môi trường có hệ thống làm mát thích hợp, để pin luôn nằm trong phạm vi nhiệt độ môi trường an toàn – mọi lúc.
Chữa cháy
Các đám cháy liên quan đến pin lithium-ion được biết là rất dữ dội, cháy nhanh và cực kỳ khó dập tắt. Các đám cháy pin Lithium-ion cũng có khả năng tạo ra một lượng lớn khói độc nguy hại cho sức khỏe con người.
Các chiến lược dập lửa bằng pin lithium ion khác nhau tùy thuộc vào vị trí và kích thước đám cháy. Tuy nhiên, theo nguyên tắc chung, cần phải có các chất chữa cháy đặc biệt để đám cháy được dập tắt hoàn toàn và an toàn. Dưới đây là bốn điều bạn nên biết:
- Pin Lithium ion là chất lỏng dễ cháy loại B và cần có bình chữa cháy hóa chất khô để dập tắt.
- Điều quan trọng là phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp để tránh phản ứng hóa học có thể gây cháy.
- Các cơ sở lưu trữ hoặc vận chuyển pin lithium phải được trang bị hệ thống dập lửa hoặc có các quy trình để dập tắt đám cháy nhanh chóng.
- Trong quá trình vận chuyển, đặc biệt là qua máy bay hoặc tàu thủy, pin lithium cần có bao bì bảo vệ và nhãn HAZMAT.
Xem thêm: Pin Lithium, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của pin Lithium
Xem thêm: Các loại Pin Lithium ion hiện có trên thị trường
Xem thêm: Pin lưu trữ năng lượng mặt trời có thể tái chế được không?
