Khi mức pin trên điện thoại của bạn sắp hết, "nỗi lo lắng về pin" có thể trở nên quá sức chịu đựng. Do đó, pin dự phòng đã trở thành một "vật dụng cần thiết" trong các chuyến du lịch hoặc công tác, giống như thẻ căn cước hoặc ví. Xét cho cùng, trong một môi trường xa lạ, điện thoại hết pin giống như mất điện kỹ thuật số. Điều hướng không thành công, thanh toán bị từ chối và bạn không thể liên lạc với bất kỳ ai. Cảm giác hoảng loạn đó thực sự có thể khiến bạn mất cân bằng. Tuy nhiên, các sự cố gần đây về pin dự phòng bắt lửa đã làm rung chuyển ngành, làm dấy lên những cuộc thảo luận rộng rãi về sự an toàn của chúng. Vào ngày 26 tháng 6 năm 2025, Cục Hàng không Dân dụng Trung Quốc đã ban hành các quy định mới cấm các pin dự phòng không tuân thủ. Cục này yêu cầu chúng phải được chứng nhận 3C trước khi lên máy bay. Vấn đề bắt đầu vào ngày 20 tháng 3 năm 2025, khi một viên pin lithium bốc cháy trong khoang hành lý của một chuyến bay từ Hàng Châu đến Hồng Kông, khiến máy bay phải hạ cánh khẩn cấp.
1 Tại sao pin Lithium lại bắt lửa?
Kết quả điều tra cho thấy vụ cháy xuất phát từ chập mạch trong pin sạc dự phòng Romoss 20.000mAh. Sau đó, vào ngày 31 tháng 5 và 13 tháng 6, hai sự cố tương tự khác đã xảy ra trên các chuyến bay. Các vấn đề an toàn liên quan đến pin lithium-ion thường biểu hiện dưới dạng cháy nổ. Nguyên nhân gốc rễ của những vấn đề này nằm ở hiện tượng thoát nhiệt bên trong pin. Ngoài ra, các yếu tố bên ngoài như sạc quá mức, nguồn lửa, nén, thủng và chập mạch cũng có thể gây ra các vấn đề an toàn. Rò rỉ khí là một trong những dấu hiệu chính của sự cố pin lithium-ion.
Khi pin lithium-ion bắt lửa, nó sẽ nhanh chóng phun ra một lượng lớn khói trắng, chủ yếu là hơi nước hoặc sản phẩm phân hủy của chất điện phân trong pin. Trong giai đoạn đầu của đám cháy, sự khác biệt về màu khói là một trong những đặc điểm dễ nhận thấy nhất giúp phân biệt cháy pin lithium-ion với các đám cháy thông thường. Sau khi xảy ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt, các khí dễ cháy do pin thải ra sẽ hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nổ. Khi tiếp xúc với các hạt nhiệt độ cao do pin phát ra, một vụ nổ cục bộ có thể xảy ra, thường kèm theo tiếng nổ trong giai đoạn đầu của đám cháy.
2 Biện pháp phòng ngừa cháy nổ pin Lithium
Các vấn đề an toàn liên quan đến pin lithium-ion rất phức tạp và đa dạng. Mối nguy hiểm lớn nhất về an toàn là hiện tượng đoản mạch bên trong ngẫu nhiên, gây ra hỏng hóc tức thời, dẫn đến mất kiểm soát nhiệt. Do đó, việc phát triển và sử dụng vật liệu có độ ổn định nhiệt cao là phương pháp cơ bản để cải thiện an toàn cho pin lithium-ion trong tương lai.
1) Tăng cường độ ổn định nhiệt của vật liệu pin
Vật liệu catốt: Độ ổn định nhiệt có thể được cải thiện bằng cách tối ưu hóa các điều kiện tổng hợp, tinh chỉnh phương pháp tổng hợp hoặc sử dụng các kỹ thuật pha tạp và phủ bề mặt.
Vật liệu anode: Độ ổn định nhiệt của vật liệu anode bị ảnh hưởng bởi loại vật liệu, kích thước hạt và độ ổn định của màng SEI (giao pha chất điện phân rắn). Chất lượng của màng SEI ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sạc/xả và độ an toàn của pin. Việc oxy hóa yếu bề mặt vật liệu carbon hoặc sử dụng vật liệu carbon khử, pha tạp hoặc biến tính bề mặt có thể cải thiện chất lượng màng SEI. Vật liệu carbon hình cầu hoặc dạng sợi cũng giúp cải thiện chất lượng SEI.
Độ ổn định của chất điện phân: Độ ổn định của chất điện phân liên quan đến loại muối lithium và dung môi được sử dụng. Muối lithium có độ ổn định nhiệt tốt hơn và dung môi có cửa sổ điện hóa rộng hơn có thể cải thiện độ ổn định nhiệt của pin.
2) Cải thiện khả năng bảo vệ quá tải
Để ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức, các mạch sạc chuyên dụng thường được sử dụng để kiểm soát quá trình sạc và xả của pin. Có thể lắp van an toàn trên từng pin để tăng cường bảo vệ chống sạc quá mức. Điện trở hệ số nhiệt dương (PTC) cũng có thể được sử dụng, giúp tăng điện trở trong của pin khi pin nóng lên trong quá trình sạc quá mức, do đó hạn chế dòng điện sạc quá mức. Các bộ tách chuyên dụng cũng có thể được sử dụng. Khi nhiệt độ của bộ tách tăng quá cao do tình trạng pin bất thường, các lỗ chân lông của bộ tách sẽ co lại và chặn lại, ngăn chặn sự di chuyển của các ion lithium và ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức.
3) Pin thể rắn
Pin thể rắn sử dụng chất điện phân rắn để thay thế chất điện phân lỏng dễ cháy thường thấy trong pin lỏng truyền thống. Điều này về cơ bản loại bỏ các rủi ro an toàn liên quan đến rò rỉ chất điện phân và cháy nổ, nâng nhiệt độ thoát ra ngoài của pin từ 120°C lên trên 200°C. Pin thể rắn cũng ít có khả năng bị đoản mạch, bắt lửa hoặc phát nổ khi chịu tác động của các lực bên ngoài như đâm thủng. Ngay cả khi bị đinh đâm, cắt hoặc bẻ cong, pin vẫn có thể duy trì trạng thái ổn định.
3 Hiệu suất của pin lithium
Bây giờ, chúng ta hãy cùng tìm hiểu các phương pháp phân tích đường cong sạc và xả pin lithium, bao gồm hiệu suất sạc, đặc tính xả, đánh giá dung lượng, đánh giá điện trở trong và đánh giá vòng đời. Bằng cách diễn giải đường cong sạc và xả, chúng ta có thể hiểu sâu hơn về hiệu suất và đặc tính của pin, cung cấp hướng dẫn quan trọng cho việc lựa chọn, sử dụng và tối ưu hóa pin.
Hiệu suất của pin lithium rất quan trọng đối với hoạt động của nhiều thiết bị điện tử và dụng cụ điện. Đường cong sạc và xả là một trong những phương pháp chính để đánh giá hiệu suất pin lithium, vì chúng có thể phản ánh trực quan sự thay đổi điện áp và dòng điện trong quá trình sạc và xả. Bằng cách phân tích các đường cong này, chúng ta có thể thu thập thông tin về các thông số chính như dung lượng pin, điện trở trong và hiệu suất, từ đó cung cấp hướng dẫn để tối ưu hóa thiết kế pin và cải thiện hiệu suất.
4 Phân tích đường cong sạc pin Lithium
Đường cong sạc và xả của pin lithium thể hiện mối quan hệ giữa điện áp và dung lượng xả của pin, cũng như đường cong trạng thái sạc (SOC). Trong quá trình sạc, điện áp tăng dần trong khi dòng điện giảm. Độ dốc của đường cong sạc phản ánh tốc độ sạc; độ dốc càng lớn, tốc độ sạc càng nhanh. Trong khi đó, vùng ổn định của đường cong sạc cho thấy pin đã được sạc đầy. Điện áp có xu hướng ổn định.
Hiệu suất sạc là một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất sạc của pin. Hiệu suất sạc cao hơn đồng nghĩa với việc pin có thể chuyển đổi năng lượng điện đầu vào thành năng lượng hóa học được lưu trữ hiệu quả hơn. Bằng cách so sánh dung lượng sạc thực tế từ đường cong sạc với dung lượng sạc lý thuyết, chúng ta có thể đánh giá hiệu suất sạc. Ngoài ra, có thể quan sát năng lượng bị mất trong quá trình sạc để xác định các phương pháp cải thiện hiệu suất sạc.
Điện áp kết thúc sạc là giá trị điện áp khi pin được sạc đầy. Cài đặt điện áp kết thúc sạc đúng cách giúp tránh sạc quá mức và kéo dài tuổi thọ pin. Bằng cách phân tích đường cong sạc, có thể xác định điện áp kết thúc sạc phù hợp để đảm bảo pin sạc trong phạm vi an toàn.
5 Phân tích đường cong phóng điện của pin Lithium
Trong quá trình xả, điện áp giảm dần và dòng điện cũng giảm theo. Hình dạng và độ dốc của đường cong xả có thể cung cấp thông tin quan trọng về hiệu suất của pin. Đường cong xả phẳng hơn thường cho thấy pin có độ ổn định xả tốt và có thể cung cấp năng lượng đầu ra ổn định. Ngoài ra, bằng cách quan sát vùng ổn định của đường cong xả, chúng ta có thể hiểu được sự thay đổi điện áp của pin ở các độ sâu xả khác nhau và đánh giá khả năng xả của pin.
Diện tích dưới đường cong xả tỷ lệ thuận với thời gian xả. Bằng cách tính diện tích dưới đường cong, chúng ta có thể đánh giá dung lượng xả của pin. Dung lượng xả ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian sử dụng và độ bền của pin.
6 Tác động kháng lực bên trong
Điện trở trong là điện trở bên trong pin, ảnh hưởng đến đặc tính xả. Điện trở trong càng cao thì điện áp giảm nhanh hơn và công suất xả càng giảm. Bằng cách phân tích đường cong xả, chúng ta có thể ước tính điện trở trong của pin và đánh giá tác động của nó đến hiệu suất pin.
7 Đánh giá năng lực
Dung lượng của pin lithium là lượng điện mà nó có thể lưu trữ. Dung lượng này thường được đo bằng miliampe giờ (mAh) hoặc ampe giờ (Ah). Bằng cách tích hợp các đường cong sạc và xả, chúng ta có thể tính toán dung lượng thực tế của pin. Ngoài ra, có thể thực hiện nhiều bài kiểm tra chu kỳ sạc và xả để quan sát sự suy giảm dung lượng và đánh giá tuổi thọ của pin.
Đánh giá vòng đời 8 chu kỳ
Tuổi thọ chu kỳ đề cập đến khả năng pin duy trì một mức hiệu suất nhất định sau nhiều chu kỳ sạc và xả. Bằng cách quan sát sự thay đổi của đường cong sạc và xả qua nhiều chu kỳ, chúng ta có thể đánh giá tuổi thọ chu kỳ của pin. Nếu hình dạng và đặc điểm của đường cong vẫn tương đối ổn định sau nhiều chu kỳ, điều đó cho thấy pin có tuổi thọ chu kỳ tốt. Ngoài ra, sự suy giảm dung lượng trong quá trình sạc và xả có thể được phân tích để dự đoán tuổi thọ tổng thể của pin.
Phần kết luận
Đường cong sạc và xả của pin lithium thể hiện mối quan hệ giữa điện áp và dung lượng xả của pin, cũng như đường cong dung lượng còn lại (SOC). Đây là một phương pháp quan trọng để phân tích và đánh giá hiệu suất pin tốt hơn. Bằng cách phân tích hiệu suất sạc, đặc tính xả, dung lượng, điện trở trong và tuổi thọ chu kỳ, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về hiệu suất của pin. Phương pháp phân tích này rất quan trọng cho việc tối ưu hóa thiết kế pin, kiểm soát chất lượng và lựa chọn ứng dụng. Trong các ứng dụng thực tế, việc kết hợp các phương pháp thử nghiệm và kỹ thuật phân tích dữ liệu khác nhau cho phép đánh giá hiệu suất pin lithium chính xác hơn, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của nhiều thiết bị điện tử và dụng cụ điện.
Tại Epic Powder Machinery, chúng tôi chuyên về máy nghiền tia và các giải pháp xử lý bột chất lượng cao, cung cấp công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa hiệu suất bột và nâng cao hiệu quả trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để khám phá cách thiết bị của chúng tôi có thể nâng cao quy trình sản xuất của bạn.
