Lithium ion đề cập đến một họ công nghệ pin dựa trên Lithium. Họ này bao gồm một số công nghệ, chẳng hạn như:
- LCO: Oxit Lithium Coban
- NCA: Niken Coban nhôm
- NMC: Niken Mangan Coban
- LiFePO4 hoặc LFP: Lithium Sắt Phosphate
- LTO: Lithium Titanate Oxide, v.v.…
Thông thường, chúng ta có thể nghe nói rằng một sản phẩm được trang bị pin “Lithium-Ion”, điều này thực sự không có bất kỳ ý nghĩa nào đối với công nghệ được sử dụng. Tuy nhiên, theo thói quen, công nghệ được gọi là Lithium Ion thường là LFP, LCO, NCA hoặc NMC
Mỗi công nghệ này có những đặc điểm rất khác nhau, đặc biệt là về độ an toàn, bạn có thể tham khảo bảng dưới đây.
|
CÔNG NGHỆ |
ƯU / NHƯỢC ĐIỂM |
LĨNH VỰC ỨNG DỤNG |
|
Lithium Sắt Phosphate (LFP-LiFePO4)  |
· Tuổi thọ tuyệt vời · Mức độ an toàn cao · Công suất cụ thể · Nguyên liệu dồi dào: Sắt + Phốt phát · Năng lượng cụ thể thấp hơn một chút |
· Xe điện (EV) · Lưu trữ năng lượng tái tạo · Lưu trữ văn phòng · Ứng dụng năng lượng cao · UPS, dự phòng, v.v. |
|
Lithium-Cobalt-Oxyde (LCO)  |
· Năng lượng cụ thể · Hóa học nguy hiểm · Tuổi thọ giới hạn · Vật liệu quý hiếm: Coban |
· Ứng dụng năng lượng thấp · Dụng cụ điện |
|
Lithium Nickel Cobalt Aluminium (NCA)  |
· Năng lượng cụ thể · Công suất cụ thể · Hóa học nguy hiểm · Phí tổn · Vật liệu quý hiếm: Coban |
· Xe điện (TESLA) · Dụng cụ điện, v.v. |
|
Lithium Nickel Mangan Coban (NMC)  |
· Năng lượng cụ thể · An toàn · Tuổi thọ giới hạn · Vật liệu hiếm: Coban + Mangan |
· Ứng dụng được nhúng · Dụng cụ điện, v.v. · Lưu trữ (TESLA) |
Cháy nổ pin Lithium ion
Một trong những nguyên nhân chính gây nguy hiểm cho các tế bào pin lithium-ion có liên quan đến hiện tượng thoát nhiệt (thermal runaway). Đây là một phản ứng làm nóng pin khi đang sử dụng, gây ra bởi bản chất của các vật liệu được sử dụng trong hóa học của pin.
Sự thoát nhiệt chủ yếu gây ra bởi sự kích thích của pin trong các điều kiện cụ thể, chẳng hạn như quá tải trong điều kiện khí hậu bất lợi. Kết quả của sự thoát nhiệt của một tế bào phụ thuộc vào mức độ tích điện của nó và trong trường hợp xấu nhất có thể dẫn đến tình bị phồng hoặc thậm chí là nổ tế bào Lithium-Ion.
Tuy nhiên, do thành phần hóa học của chúng, không phải tất cả các loại công nghệ pin Lithium-Ion đều có độ nhạy đối với hiện tượng này như nhau.
Hình bên dưới cho thấy năng lượng được tạo ra trong quá trình chạy bằng nhiệt nhân tạo
Có thể thấy rằng trong số các công nghệ pin Lithium Ion kể trên, LCO và NCA là những hóa chất nguy hiểm nhất theo quan điểm nhiệt chạy với tốc độ tăng nhiệt khoảng 470 °C mỗi phút.
Năng lượng hóa học NMC phát ra khoảng một nửa năng lượng, với mức tăng 200 °C mỗi phút, nhưng mức năng lượng này trong mọi trường hợp gây ra quá trình đốt cháy bên trong vật liệu và bắt lửa tế bào.
Ngoài ra, có thể thấy rằng công nghệ LiFePO4 – LFP hơi có hiện tượng thoát nhiệt, với mức tăng nhiệt độ chỉ 1,5 °C mỗi phút .
Với mức năng lượng được giải phóng rất thấp này, sự chạy trốn nhiệt của công nghệ Lithium Iron Phosphate về bản chất là không thể trong hoạt động bình thường, và thậm chí gần như không thể kích hoạt nhân tạo.
Được kết hợp với BMS, pin Lithium Iron Phosphate (LifePO4 – LFP) hiện là công nghệ Lithium-Ion an toàn nhất trên thị trường và được ứng dụng cho xe ô tô điện và lưu trữ năng lượng tái tạo.
Sự an toàn các tế bào pin Lithium-Ion
Giống như sự chạy trốn nhiệt, các tế bào Lithium-ion có mức độ an toàn khác nhau tùy thuộc vào các va chạm hoặc phương pháp xử lý cơ học mà chúng có thể trải qua trong suốt thời gian tồn tại.
Kiểm tra bằng cách đâm xuyên đinh qua tế bào pin là cách dễ hiểu nhất để đánh giá mức độ an toàn của công nghệ tế bào.
Thử nghiệm được trình bày dưới đây được thực hiện bằng cách đục một tế bào Lithium Ion NMC và một tế bào Lithium Ion LiFePO4.
Chúng tôi tìm thấy trạng thái cực kỳ ổn định của các tế bào Lithium Iron Phosphate trong khi tế bào NMC bắt lửa gần như ngay lập tức.
Để biết thông tin, các tế bào LCO, NCA hoặc Lithium Polymer có hoạt động tương tự như NMC trong xét nghiệm thủng:
Thử nghiệm căng thẳng của Lithium Hóa chất Lithium Polymer (LiPo) so với Lithium Titanate (LTO) so với Lithium Iron Phosphate (LFP):
