Tác động tiêu cực của nhiệt độ cao đối với Pin Lithium

Nhiệt độ cao có tác động toàn diện và không thể đảo ngược đối với pin lithium. Các vấn đề chính như sau:

1. Giảm dung lượng và rút ngắn tuổi thọ (Tác động phổ biến nhất)

Cơ chế: Nhiệt độ cao làm tăng tốc các phản ứng phụ trong hệ thống điện hóa của pin, chẳng hạn như phân hủy chất điện phân và phản ứng của các ion lithium hoạt động với chất điện phân để tạo thành lớp trung gian điện phân rắn (SEI). Sự phát triển liên tục của lớp SEI sẽ tiêu thụ lithium hoạt động và chất điện phân một cách không thể đảo ngược, dẫn đến mất dung lượng vĩnh viễn.

Biểu hiện: Độ bền của pin giảm đáng kể. Sau khi sạc đầy, thời gian sử dụng sẽ ngắn hơn. Nguyên tắc chung: cứ mỗi 10°C nhiệt độ hoạt động trung bình tăng lên, tuổi thọ của pin có thể giảm một nửa.

2. Suy giảm hiệu suất

Cơ chế: Tăng điện trở bên trong. Mặc dù nhiệt độ cao có thể tạm thời làm giảm điện trở bên trong và cải thiện đôi chút hiệu suất phóng điện, nhưng tiếp xúc kéo dài sẽ đẩy nhanh sự phát triển của SEI, dẫn đến tăng điện trở bên trong vĩnh viễn.

Biểu hiện: Biến động điện áp lớn hơn trong quá trình sạc/xả, công suất đầu ra yếu hơn — ví dụ, xe điện có khả năng tăng tốc chậm hơn hoặc điện thoại thông minh bị trễ khi chơi game.

3. Rủi ro an toàn (Tác động nghiêm trọng nhất)

Cơ chế: Nhiệt độ cao có thể gây ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt - một vòng phản hồi tự tăng tốc dữ dội:

• Nhiệt độ cao sẽ phân hủy các lớp SEI, giải phóng nhiệt.
• Nhiệt độ làm tăng thêm nhiệt độ của cell, khiến bộ tách co lại/tan chảy, dẫn đến hiện tượng đoản mạch bên trong.
• Vật liệu điện phân và catốt phân hủy dưới tác động của nhiệt, giải phóng nhiều nhiệt và khí dễ cháy hơn.
• Cuối cùng, điều này có thể gây ra hỏa hoạn hoặc nổ.

Biểu hiện: Sưng tấy, bốc khói, cháy.

Giải pháp và Chiến lược Giảm thiểu

Để giải quyết những thách thức về nhiệt độ cao đòi hỏi phải có sự kết hợp giữa thiết kế pin, quản lý hệ thống và thực hành của người dùng cuối.

1. Thiết kế tế bào và cấp độ vật liệu (do nhà sản xuất dẫn đầu)

Vật liệu chịu nhiệt độ cao: Sử dụng các hóa chất an toàn và ổn định hơn như LiFePO₄ (LFP), vốn có độ ổn định nhiệt cao hơn so với NMC. Sử dụng bộ tách phủ gốm có khả năng chịu nhiệt cao hơn và phụ gia điện phân chống cháy.

Thiết kế cấu trúc tối ưu: Các kỹ thuật như quy trình xếp chồng, diện tích bề mặt điện cực lớn hơn và thiết kế tab tối ưu giúp giảm điện trở bên trong và sinh nhiệt.

2. Thiết kế hệ thống & Cấp độ BMS (Do nhà sản xuất sản phẩm dẫn đầu)

Đây là cốt lõi của việc đảm bảo an toàn pin và EverExceed cung cấp Hệ thống quản lý pin (BMS) tiên tiến để đáp ứng những yêu cầu này.

Theo dõi nhiệt độ: Nhiều cảm biến được bố trí một cách chiến lược bên trong ba lô để theo dõi nhiệt độ theo thời gian thực.

Giải pháp quản lý nhiệt:

Làm mát bằng không khí thụ động: Đối lưu tự nhiên hoặc làm mát bằng quạt, tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng quy mô nhỏ.

Làm mát bằng chất lỏng chủ động: Chất làm mát tuần hoàn qua đường ống bên trong để tản nhiệt hiệu quả — giải pháp chính thống cho xe điện và các ứng dụng công suất cao.

Làm mát trực tiếp bằng chất làm lạnh: Sử dụng chất làm lạnh từ hệ thống điều hòa không khí để đạt hiệu quả làm mát tối đa.

Kiểm soát sạc/xả thông minh: EverExceed BMS điều chỉnh thông minh công suất sạc và xả dựa trên nhiệt độ cell pin. Ví dụ, quá trình sạc sẽ chậm lại hoặc tạm dừng ở nhiệt độ cao cho đến khi các điều kiện an toàn được khôi phục.

✅ Phần kết luận

Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ thoái hóa pin lithium, giảm dung lượng và làm tăng đáng kể rủi ro an toàn. Các giải pháp này đòi hỏi một phương pháp tiếp cận ở cấp độ hệ thống:

Đối với các nhà sản xuất pin: Đổi mới về vật liệu và thiết kế để tăng khả năng chịu nhiệt.

Đối với các nhà tích hợp hệ thống: Triển khai BMS tiên tiến và các giải pháp quản lý nhiệt hiệu quả như làm mát bằng chất lỏng.

Đối với người dùng cuối: Nhận thức rằng pin lithium “nhạy cảm với nhiệt”, tránh tiếp xúc lâu với nhiệt độ cao và hình thành thói quen sử dụng tốt.

EverExceed, với nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong giải pháp lưu trữ năng lượng và pin lithium , cung cấp công nghệ LiFePO₄ an toàn cao, hệ thống quản lý vận hành (BMS) thông minh và hệ thống làm mát tiên tiến. Các giải pháp của chúng tôi đảm bảo hệ thống viễn thông, trung tâm dữ liệu, xe điện và lưu trữ năng lượng công nghiệp luôn đáng tin cậy, an toàn và bền bỉ ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao.