Những thách thức đối với “sức khỏe” pin xe điện
Thứ Ba, 08/08/2023 - 10:23 - Chưa có
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
Tin cũ hơn
Trạm sạc VinFast đã có mặt trên 106 tuyến quốc lộ
VinFast đã phủ sóng trạm sạc cho xe điện trên 106 tuyến quốc lộ và hàng loạt tuyến cao tốc tại khắp 63 tỉnh thành, dần hoàn thiện quy hoạch 150.000 cổng sạc trên toàn quốc.
Toyota hợp tác hãng xe Trung Quốc: Chiến lược mới cho sedan điện bZ7
Wuling Hongguang Mini EV thế hệ mới chính thức mở bán tại Trung Quốc
Tại sao phải đến 45.000 km, xe điện mới được gọi là thân thiện môi trường?
VinFast ra mắt xe tải điện EC Van đầu tiên, giá 285 triệu đồng
Có thể bạn quan tâm
-
Audi E5 Sportback dùng pin SAIC–CATL, sạc siêu nhanh, chạy 770 kmMẫu xe wagon điện này được phát triển và sản xuất trực tiếp tại Trung Quốc, dự kiến ra mắt vào tháng 8 với 4 phiên bản cấu hình khác nhau. Xe sở hữu phạm vi hoạt động ấn tượng lên tới 770 km cho mỗi lần sạc, cho thấy tiềm năng cạnh tranh mạnh mẽ trong phân khúc xe điện cao cấp.
-
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.
-
Xe điện bùng nổ, vì sao hãng vẫn "phòng thân" bằng hybrid?Các nhà sản xuất ô tô toàn cầu vẫn duy trì chiến lược phòng ngừa rủi ro công nghệ bằng cách tập trung phát triển xe hybrid sạc điện cùng các mẫu xe điện có phạm vi hoạt động mở rộng, mặc dù doanh số xe điện trên toàn cầu đang tăng trưởng nhanh chóng trong năm nay.
-
BYD e7 ra mắt: Sedan điện thiết kế như xe sang, giá rẻ bất ngờ cho dịch vụ taxiBYD e7 mẫu sedan điện mới nhất của hãng xe Trung Quốc đã chính thức xuất hiện tại các đại lý trong nước, gây chú ý với thiết kế hiện đại, cấu hình tối ưu cho mục đích vận hành dịch vụ như taxi hoặc xe công nghệ. Điểm đáng chú ý là mức giá dự kiến chỉ khoảng 360 triệu đồng, biến e7 trở thành một trong những lựa chọn xe điện kinh tế nhất hiện nay dành cho khách hàng kinh doanh vận tải hành khách.
-
BYD Seal 06 EV ra mắt – Giá sốc chỉ từ 398 triệu đồngBYD tiếp tục mở rộng dòng sản phẩm xe điện của hãng với việc trình làng mẫu sedan Seal 06 EV, mẫu xe gây chú ý nhờ hệ thống hỗ trợ lái DiPilot 100, pin sạc siêu tốc, không gian nội thất rộng rãi và giá bán chỉ từ 398 triệu đồng.