Thermal runaway (chúng tôi tạm dịch là: thoát nhiệt, tỏa nhiệt), nó xảy ra cả ở pin axít chì và lithium ion.
Có lẽ một trong những hạn chế đáng kể nhất của việc sử dụng pin Lithium ion là chúng phải hoạt động trong một dải phạm vi nhiệt độ cho phép tương đối hẹp. Độ an toàn và ổn định của tế bào pin phụ thuộc vào việc duy trì nhiệt độ bên trong trong giới hạn cụ thể. Nếu nhiệt độ vượt quá mức tới hạn ở ngưỡng cao hoặc thấp, hiện tượng thoát nhiệt có thể xảy ra, phá hủy pin hoặc thậm chí tệ hơn là gây cháy.
Nguyên nhân gây cháy nổ pin Lithium ion
Sự thoát nhiệt là một trong những rủi ro chính liên quan đến pin lithium-ion. Đó là hiện tượng trong đó tế bào lithium-ion đi vào trạng thái không thể kiểm soát, tự đốt nóng và rất khó để dừng lại khi nó đã bắt đầu.
Trong các tế bào lithium-ion, sự chuyển động của các electron và ion lithium tạo ra điện. Quá trình tích điện và phóng điện thường kèm theo một nhiệt lượng nhỏ.
Trong điều kiện lý tưởng, nhiệt có thể tản ra khỏi tế bào. Tuy nhiên, trong quá trình thoát nhiệt, tế bào lithium-ion tạo ra nhiệt với tốc độ cao hơn nhiều lần so với tốc độ tản nhiệt ra khỏi tế bào. Khi nhiệt độ của nó tăng với tốc độ lớn hơn 20 độ C mỗi phút, tế bào đã đạt đến sự thoát nhiệt.
Sự thoát nhiệt là một phản ứng dây chuyền trong tế bào pin Nó xảy ra khi nhiệt độ bên trong pin đạt đến mức gây ra phản ứng hóa học bên trong pin. Phản ứng hóa học này thậm chí còn tạo ra nhiều nhiệt hơn, làm nhiệt độ tăng cao hơn, gây ra các phản ứng hóa học tiếp tục tạo ra nhiều nhiệt hơn nữa.
Trong quá trình thoát nhiệt, nhiệt độ tế bào pin tăng lên cực kỳ nhanh (mili giây). Năng lượng được lưu trữ trong pin đó được giải phóng rất đột ngột. Phản ứng dây chuyền này tạo ra nhiệt độ cực cao (khoảng 752 0F / 400 0C). Nhiệt độ này có thể gây ra khí của pin và ngọn lửa quá nóng gần như không thể dập tắt được.
Nguy hiểm khi pin Lithium ion bị thoát nhiệt
Quá trình thoát nhiệt trong pin lithium-ion có thể gây ra một loạt vấn đề từ nhẹ đến nghiêm trọng, các mối nguy có thể bao gồm:
- Pin nóng chảy;
- Thiệt hại không thể phục hồi đối với tế bào pin;
- Tiêu hao pin;
- Cháy cực nóng;
- Nổ.
May mắn thay, có những công nghệ mới cho phép chúng ta làm cho pin an toàn hơn và ngăn chặn nguyên nhân của những phản ứng dây chuyền này.
Nguyên nhân nào gây ra Thermal Runaway?
Có một số nguyên nhân có thể gây ra hiện tượng thoát nhiệt trong pin:
- Hiện tượng thoát nhiệt có thể xảy ra do đoản mạch bên trong do pin bị hư hỏng vật lý hoặc bảo dưỡng pin kém. Tình huống tương tự có thể gây ra đoản mạch bên ngoài cũng có thể khởi động phản ứng dây chuyền.
- Sạc pin vượt quá điện áp tối đa an toàn của nó (chẳng hạn như để kéo dài quãng đường mà ô tô điện sẽ chạy) có thể làm hỏng pin vĩnh viễn và dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt.
- Sạc nhanh cũng có thể dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt vì sạc nhanh có thể dẫn đến dòng điện quá mức.
- Cuối cùng, nhiệt độ ngoài vùng an toàn ở mức quá thấp hoặc quá cao sẽ làm giảm hiệu suất của pin. Điều này dẫn đến hư hỏng không thể phục hồi cho pin và có thể gây ra phản ứng.
Mặc dù sự nguy hiểm của nhiệt độ môi trường quá cao là rõ ràng, nhưng nguy cơ của việc quá lạnh có thể gây nhầm lẫn. Hoạt động của pin lithium-ion phụ thuộc vào các phản ứng hóa học, quá lạnh có thể làm chậm hoặc ngừng các phản ứng hóa học đó xảy ra.
Ngăn chặn sự thoát nhiệt trong pin Lithium ion
Có một số biện pháp để giảm nguy cơ thoát nhiệt trong pin. Hãy cùng xem xét một số phương pháp hay nhất và cách để ngăn ngừa và bảo vệ pin của bạn.
Nhiệt độ bảo quản thích hợp
Một trong những cách đơn giản nhất để ngăn chặn sự thoát nhiệt là bảo quản pin Lithium ion ở nhiệt độ an toàn. Nhiệt độ lưu trữ lý tưởng cho hầu hết các loại pin lithium-ion là từ 40-70 độ F (5-20 độ C). Tuy nhiên, điều này có thể khác nhau tùy theo loại pin và nhà sản xuất, vì vậy hãy tham khảo thông số kỹ thuật của từng loại pin cụ thể.
Thông gió thích hợp
Một trong những cách đơn giản nhất để duy trì nhiệt độ hoạt động an toàn là thông gió đúng cách cho ngăn chứa pin. Tất cả các thiết bị điện tử cần thiết để quản lý hệ thống pin của bạn, cộng với chính pin, đều tạo ra nhiệt. Vỏ bọc sẽ giữ lại tất cả nhiệt do pin và thiết bị điện sinh ra nếu bạn không thông gió đúng cách.
Thay thế pin cũ
Người sử dụng pin không chỉ cần sử dụng pin cẩn thận mà còn cần phải thay pin mới. Điều này là do hóa chất và vật liệu xuống cấp theo thời gian.
Nếu bạn có một viên pin cũ chưa được sạc hoặc chưa được sạc đầy, nó có thể đã tích tụ khí bên trong vỏ. Trạng thái này dễ gây nổ pin.
Nếu bạn thấy pin bị biến dạng hoặc “nổi bọt”, đừng cố sạc pin. Vứt bỏ và thay thế đúng cách mọi pin bị biến dạng.
Không sạc pin quá nhiều
Sạc pin Lithium ion quá mức có thể gây ra phản ứng điện hóa dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt. Theo dõi tình trạng sạc của pin là điều cần thiết vì lý do này.
Chỉ sạc pin với bộ sạc đáp ứng tiêu chuẩn
Bộ sạc đạt tiêu chuẩn giúp bảo vệ pin khỏi cháy, nổ cũng như kéo dài tuổi thọ pin
Hệ thống quản lý pin (BMS) có ngăn chặn được cháy nổ pin Lithium ion không?
Hầu hết các bộ pin lithium-ion đều có hệ thống quản lý pin (BMS) tích hợp sẵn. BMS này đóng vai trò là trung tâm điều khiển cho bộ pin. Nó đảm bảo rằng pin đang hoạt động trong điều kiện an toàn.
Hệ thống quản lý pin rất quan trọng đối với hoạt động an toàn và hiệu suất tối ưu của pin lithium-ion và giúp giảm thiểu khả năng thoát nhiệt.
Tất cả các loại pin Lithium ion do Công ty Quang Điện chúng tôi cung cấp đều có hệ thống quản lý pin tích hợp (BMS) để bảo vệ bản thân nó khỏi các tình huống sạc quá mức, quá tải, nhiệt độ cao – thấp, đoản mạch…
Cách thức hoạt động của hệ thống quản lý pin Lithium ion
Hệ thống quản lý pin (BMS) giám sát và quản lý điện áp pin, dòng điện, nhiệt độ pin, cân bằng điện tích pin, kiểm soát sạc và phát hiện đoản mạch bên trong.
Về cơ bản, BMS là một hệ thống điện tử quản lý một tế bào đơn lẻ hoặc toàn bộ bộ pin. Nó giám sát trạng thái của pin và báo cáo dữ liệu. Nó cũng bảo vệ pin (hoặc tế bào) bằng cách kiểm soát hoặc cân bằng môi trường của pin (hoặc tế bào).
Ví dụ, nếu BMS phát hiện nhiệt độ quá nóng, nó có thể điều chỉnh nhiệt độ bằng cách điều khiển các quạt làm mát. Ngoài ra, nếu pin hoặc cell không thể được làm mát và các điều kiện an toàn được khôi phục, BMS sẽ tắt các cell cần thiết để bảo vệ toàn bộ hệ thống.
Sự thoát nhiệt có thể ngăn ngừa được với sự cẩn thận và BMS thích hợp
Không còn nghi ngờ gì nữa, việc thoát nhiệt là một vấn đề cần cân nhắc nghiêm túc đối với tất cả các hệ thống pin. Nhưng với việc chăm sóc và quản lý hệ thống phù hợp, bạn có thể giảm thiểu rủi ro này và tận hưởng tất cả những lợi ích của việc có sẵn nguồn pin cho bạn bất cứ khi nào bạn muốn.
