Những thách thức đối với “sức khỏe” pin xe điện

Thứ Ba, 08/08/2023 - 10:23 - Chưa có

PGS.TS Đàm Hoàng Phúc phân tích các thách thức với “sức khỏe” của pin xe điện, nhất là trong những ngày cao điểm nắng nóng.

Theo PGS.TS Đàm Hoàng Phúc, Giám đốc Chương trình đào đạo kỹ thuật ô tô (Đại học Bách khoa Hà Nội), các vấn đề về chất lượng và sự suy hao pin được chia thành hai nguyên nhân chính như sau:

Lão hóa pin

Quá trình lão hóa là những thay đổi không thể đảo ngược về đặc tính của chất điện phân, cực dương và cực âm cũng như cấu trúc của các thành phần được sử dụng trong pin.

Quá trình lão hóa liên quan đến sự xuống cấp dần theo thời gian có thể theo dõi được.

Quá trình lão hóa pin có thể được phân thành hai loại:

Một là quá trình lão hóa liên quan đến sự xuống cấp dần theo thời gian có thể theo dõi được.

Hai là quá trình xuống cấp âm thầm không có dấu hiệu cụ thể nào, cho đến khi xảy ra sự cố lớn hoặc bị thay đổi nhanh chóng về hiệu suất (pin sập nguồn bất thường).

Minh chứng về điều này là quá trình hình thành chất dendrite trong pin lithium-ion.

Theo thời gian, các hạt lithi cực nhỏ sẽ tạo ra cấu trúc sợi được gọi là dendrite trên cực dương carbon.

Khi cấu trúc này đủ lớn, hiện tượng đoản mạch có thể xảy ra, làm nhiệt độ tăng đột ngột và dẫn đến cháy nổ pin. Đây chính là vấn đề an toàn quan trọng đối với pin.

Những vấn đề này sẽ được đảm bảo bằng chất lượng chế tạo ra các tế bào pin (gọi tắt là cell pin), phải được kiểm soát chặt chẽ từ khâu sản xuất vật liệu cho đến đóng gói thành các cell pin.

Khối pin xe điện kích cỡ lớn nhất (238x151x31cm, khối lượng 625kg) do VinFast sản xuất. Ảnh: Lam Anh

Tuổi thọ hữu ích của pin

Đây chính là sự duy giảm dung lượng hữu dụng của pin theo thời gian sử dụng, tính bằng số lần sạc - xả thực tế.

Các yếu tố ảnh hưởng nghiêm trọng đến dung lượng hữu dụng của pin là: Nhiệt độ môi trường; Cường độ dòng phóng; Cường độ dòng sạc (sạc nhanh); Độ sâu xả (DoD); Khoảng thời gian giữa các chu kỳ sạc đầy.

Nếu điện áp của sạc cao hơn điện áp sạc tối đa thì pin sẽ bị quá tải; nếu nó thấp hơn điện áp phóng giới hạn, thì sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện quá mức.

Do đó, có hai ngưỡng tới hạn, được xác định dựa trên loại pin Li-ion (ví dụ: điện áp tối đa cho LiCoO2 là 4,35v và điện áp tối đa cho LiFePO4 là 3,7v).

Pin đã được thiết kế để hoạt động trong phạm vi chấp nhận được, vì vậy bất kỳ trường hợp sạc - xả quá mức nào cũng có thể đẩy nhanh quá trình xuống cấp của pin và rút ngắn tuổi thọ hữu ích của pin.

Tuy nhiên, ngay cả trong phạm vi chấp nhận được, tốc độ xuống cấp của pin vẫn phụ thuộc vào cường độ dòng sạc hoặc phóng.

Thông thường, cường độ dòng phóng phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện vận hành. Trong hầu hết các trường hợp, các nhà thiết kế xe điện đặt ngưỡng để giới hạn cường độ dòng phóng tối đa.

Trong quá trình sạc, cường độ dòng sạc vẫn khá ổn định. Cường độ dòng sạc cao hơn có thể sạc pin nhanh hơn, mặt khác, nó cũng có thể làm giảm tuổi thọ của pin.

Hệ thống quản lý pin (BMS) tốt sẽ điều khiển được sự cân bằng giữa tốc độ sạc và tác động của tốc độ này đối với tuổi thọ của pin.

Nhiệt độ mặt đường tăng cao là một thách thức lớn đối với khối pin, do vị trí đặt pin ngay dưới gầm xe điện. Ảnh minh họa.

Vì sao pin nhạy cảm với nhiệt độ?

Theo PGS.TS Đàm Hoàng Phúc, quá trình sạc pin rất nhạy cảm với nhiệt độ môi trường.

Nhiệt độ thấp làm giảm tuổi thọ của pin do điện trở bên trong tăng lên. Tuy nhiên, nhiệt độ cao không chỉ làm giảm tuổi thọ của pin mà nguy cơ hư hại pin nghiêm trọng cũng tăng lên.

Ví dụ, điện trở của pin LiFePO4 ở nhiệt độ 60 độ C cao gấp 5 lần so với ở ngưỡng nhiệt 25 độ C.

Nhằm giảm giá thành pin, các xe điện giá rẻ thường sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí.

Với điều kiện nắng nóng như đầu tháng 7/2023, nhiệt độ mặt đường có thể hơn 50 độ C thì hệ thống làm mát bằng không khí không thể đủ sức làm mát cho pin.

 

Bên cạnh đó, do dung lượng pin nhỏ, nên sẽ thường xuyên phải sử dụng pin ở vùng dưới 20%, điều này kích thích việc hình thành dendrite trong pin lithium-ion.

Tất cả những điều này sẽ nhanh chóng rút ngắn tuổi thọ hữu ích của pin và tăng nguy cơ cháy nổ pin.

Với xe điện giá rẻ, có rất nhiều thứ để cắt giảm giá thành sản xuất, nhưng với pin thì không nên.

Sản xuất pin xe điện cần phải được kiểm soát chặt chẽ từ khâu sản xuất vật liệu cho đến việc thiết kế và lắp ráp thành các pack pin, nhằm đảm bảo an toàn trong những ngày thời tiết khắc nghiệt.

Bài liên quan

Chia sẻ

Tin cũ hơn

Ô tô điện mất giá nhanh gấp đôi xe xăng: Nguyên nhân thực sự là gì?

Một nghiên cứu mới đây cho thấy ô tô điện có thể mất tới 25% giá trị chỉ sau một năm sử dụng, tốc độ mất giá cao gấp đôi so với các mẫu xe chạy xăng.

Pin ô tô điện của Geely chạy được 1 triệu kilomet vượt trội đối thủ BYD

Ngoài quãng đường hoạt động lên tới 1 triệu kilomet, Geely còn cho biết loại pin mới có thể giữ lại 90,54% công suất ở nhiệt độ dưới -30 độ C. Nó có kích thước nhỏ hơn 40% so với pin Blade của BYD

Hàng nghìn xe điện Fisker thanh lý giá siêu rẻ

Hãng xe điện Mỹ- Fisker sau khi chính thức nộp đơn xin bảo hộ phá sản đã quyết định thanh lý hơn 3.000 xe điện tồn kho của mình với giá rẻ không tưởng để thu hồi vốn.

Toyota bZ4X nâng cấp giữa vòng đời: Những thay đổi đáng giá nhất

Toyota bZ4X Facelift 2025 được nâng cấp với bộ sạc AC 22kW, phạm vi di chuyển tối đa 573 km, động cơ mạnh mẽ hơn và thiết kế hiện đại, tinh chỉnh để tối ưu khí động học và hiệu suất vận hành.

Hàng nghìn ô tô điện VinFast chuẩn bị đến Indonesia: Cột mốc quan trọng

Gần 2.500 xe điện VinFast đã rời cảng Hải Phòng trên tàu chuyên dụng Silver Queen, hướng đến thủ đô Jakarta, Indonesia. Lô xe này dự kiến sẽ được bàn giao kịp thời trước thềm lễ Lebaran, đáp ứng nhu cầu tăng cao của người dân địa phương.

Có thể bạn quan tâm

  • Lô xe đầu tiên của VinFast Limo Green chính thức về tay người dùng Việt
    Lô xe đầu tiên của VinFast Limo Green chính thức về tay người dùng Việt
    Ngày 05/08/2025, VinFast chính thức bàn giao những chiếc xe MPV 7 chỗ Limo Green đầu tiên cho khách hàng, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong hành trình chuyển đổi xanh của ngành vận tải. Mẫu xe đa dụng thuần điện 7 chỗ được xem là tiền đề quan trọng để các doanh nghiệp, cá nhân kinh doanh dịch vụ chuyển đổi sang xe điện, đồng thời cũng là lựa chọn phương tiện xanh lý tưởng cho các gia đình Việt.
  • Mercedes GLC EV thế hệ mới ra mắt tháng 9, trang bị hệ treo cao cấp như S-Class
    Mercedes GLC EV thế hệ mới ra mắt tháng 9, trang bị hệ treo cao cấp như S-Class
    Mercedes-Benz GLC with EQ Technology sẽ được ra mắt ngày 7 tháng 9 trong khuôn khổ triển lãm IAA Munich. Trước đó, đích thân CEO của hãng đã thử nghiệm và hé lộ về các tính năng của xe.
  • Wuling Bingo S giá 11.100 USD: Có gì để thách thức BYD Dolphin?
    Wuling Bingo S giá 11.100 USD: Có gì để thách thức BYD Dolphin?
    Tại Trung Quốc, mẫu xe điện cỡ B này được trang bị hệ truyền động điện cho công suất 101 mã lực và dự kiến chính thức mở bán vào cuối năm nay.
  • VinFast mở rộng nhanh tại Ấn Độ với 13 đại lý, 32 showroom
    VinFast mở rộng nhanh tại Ấn Độ với 13 đại lý, 32 showroom
    Các đại lý và showroom VinFast đặt tại 27 thành phố khắp Ấn Độ, triển khai xây dựng mạng lưới showroom 3S, sắp mở bán VF 6 và VF 7 vào ngày mai. vinfast-co-13-dai-ly-32-showroom-tai-an-do
  • Vì sao giá bán khiến người dùng e ngại mua ô tô điện?
    Vì sao giá bán khiến người dùng e ngại mua ô tô điện?
    Kết quả khảo sát cho thấy người tiêu dùng vẫn đặt niềm tin vào ô tô điện như một xu hướng tất yếu trong tương lai của ngành công nghiệp ô tô. Tuy nhiên, giá bán còn cao và hệ thống hạ tầng sạc chưa đồng bộ vẫn là hai rào cản chính khiến nhiều người chần chừ trong việc chuyển đổi sang phương tiện chạy điện.