Khi xe điện (EV) ngày càng được chấp nhận rộng rãi, tác động của các phương pháp sạc đối với tuổi thọ pin đã trở thành mối quan tâm quan trọng đối với người dùng. Các trạm sạc nhanh DC rất phổ biến vì khả năng bổ sung năng lượng nhanh chóng, nhưng những tác động tiềm ẩn của việc sạc nhanh đối với pin không thể bị bỏ qua.

Trong bài viết này, Maruikel muốn thảo luận chi tiết về cách sạc nhanh ảnh hưởng đến pin của xe năng lượng mới, bao gồm tổng quan về công nghệ sạc nhanh, nguyên tắc sạc pin và các thực hành tốt nhất để sạc nhanh an toàn.

Công nghệ sạc nhanh đề cập đến công nghệ sạc nhanh một bộ pin trong thời gian ngắn bằng cách tăng cường dòng sạc hoặc điện áp. So với các phương pháp sạc thông thường, nó có thể cải thiện đáng kể hiệu suất sạc và giảm thời gian chờ, mang lại sự tiện lợi lớn hơn cho người dùng. Tuy nhiên, công nghệ này đặt ra yêu cầu khắt khe hơn về cấu trúc, vật liệu và hiệu suất của pin.

Quá trình sạc và xả của pin là quá trình di chuyển của các ion lithium giữa các điện cực dương và âm. Trong quá trình sạc, các ion lithium di chuyển từ cực âm đến cực dương; trong quá trình xả, chúng di chuyển theo hướng ngược lại. Cơ chế này đã khiến pin lithium-ion có biệt danh là: "pin ghế bập bênh," vì các ion lithium liên tục di chuyển qua lại giữa các điện cực.

Trong quá trình sạc nhanh, một lượng lớn ion lithium phải quay trở lại lớp than chì của cực dương một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, diện tích bề mặt hạn chế của than chì không thể chứa tất cả các ion cùng một lúc, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn. Một số ion lithium không thể nhúng vào than chì và thay vào đó lắng đọng dưới dạng lithium kim loại trên bề mặt cực dương - một hiện tượng được biết đến trong ngành là lắng đọng lithium.

Mặc dù các ion lithium bị mất, chúng sẽ không biến mất. Gần điện cực âm của pin, chúng sẽ chỉ đơn giản chuyển từ ion lithium thành kim loại lithium, và sau đó trở thành lithium kim loại màu bạc trắng gắn vào bề mặt của điện cực âm. Hiện tượng này được gọi là "lắng đọng lithium" trong ngành công nghiệp.

Nếu việc sạc tiếp tục ở nhiệt độ thấp hoặc với dòng điện cao, các lớp lithium này có thể kết tinh và phát triển thành các cấu trúc giống như cây (dendrites). Theo thời gian, các dendrites có thể xuyên thủng lớp ngăn cách của pin, gây ra hiện tượng chập mạch và nguy cơ cháy nổ. Ở quy mô vĩ mô, sự mất mát các ion lithium hoạt động làm giảm dung lượng pin có sẵn, ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi hoạt động của xe điện.

Các xe điện hiện đại được trang bị Hệ thống Quản lý Pin (BMS), một bộ điều khiển tinh vi theo dõi và tối ưu hóa hiệu suất pin. Trong thời tiết lạnh, khả năng di chuyển của lithium ion giảm đáng kể, làm giảm số lượng ion tham gia vào các chu kỳ sạc/xả. Khi sạc ở nhiệt độ thấp, BMS trước tiên kích hoạt hệ thống quản lý nhiệt:

Chất làm mát được đun nóng và tuần hoàn qua pin thông qua một bơm để nâng cao nhiệt độ của nó.

Sạc ban đầu cung cấp năng lượng cho quá trình làm nóng này thay vì sạc trực tiếp vào pin.

Khi pin đạt khoảng 20% trạng thái sạc (SoC), nó thoát khỏi "giai đoạn dễ bị tổn thương" ở nhiệt độ thấp, và BMS cho phép tốc độ sạc tối đa dựa trên nhiệt độ môi trường.

Khi SoC đạt 80%, BMS giảm công suất sạc và giới hạn dòng điện để ổn định pin, ưu tiên an toàn hơn là tốc độ.

Sạc nhanh có thực sự làm hỏng pin không?

Mặc dù các tác động phụ của sạc nhanh là vốn có, nhưng ảnh hưởng của chúng là dần dần. Cần hàng trăm lần sạc nhanh để gây ra sự suy giảm pin đáng chú ý. Thêm vào đó, các nhà sản xuất xe điện thiết kế pin để đáp ứng các tiêu chuẩn độ bền nghiêm ngặt—ví dụ, Trung Quốc yêu cầu các tế bào pin năng lượng phải chịu được hơn 1.000 chu kỳ sạc. Đối với một chiếc xe điện có phạm vi 500 km, điều này tương đương với 500.000 km lái xe, vượt xa tuổi thọ điển hình từ 200.000 đến 300.000 km của một chiếc xe cá nhân.

Yếu tố chính là tần suất sử dụng: sạc nhanh thường xuyên gây ra nhiều tổn hại tích lũy hơn so với sạc chậm, nhưng tuyên bố "sạc nhanh luôn làm hỏng pin" là một sự đơn giản hóa quá mức. Để bảo vệ sức khỏe của pin, hãy tránh sạc nhanh khi pin gần hết hoặc gần đầy.

Các Thực Hành Tốt Nhất Để Sạc Nhanh An Toàn

Điều chỉnh thông minh dựa trên BMS:

BMS tự động điều chỉnh các tham số sạc nhanh: sạc công suất cao ở mức SoC thấp và sạc nhỏ giọt trên 80% SoC, cân bằng hiệu suất và an toàn.

Thói quen sạc cần áp dụng:

Ưu tiên Sạc Chậm Tại Nhà: Cài đặt một bộ sạc riêng để sạc với tốc độ ổn định, giảm thiểu căng thẳng cho pin.

Tối ưu hóa SoC cho sạc nhanh: Bắt đầu sạc nhanh khi năng lượng còn lại là 20–30%, và dừng lại ở 80%. Điều này tránh giai đoạn sạc nhỏ giọt không hiệu quả và giảm rủi ro sạc quá mức.

Xin vui lòng cung cấp nội dung cần dịch để tôi có thể giúp bạn.

Mẹo Sạc Cần Thiết

Tránh sạc ngay lập tức sau khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời:

Nhiệt độ cao từ ánh sáng mặt trời kéo dài làm tăng nhiệt độ trong khoang pin, làm tăng tốc độ lão hóa mạch điện nếu sạc ngay lập tức.

Ưu tiên điều kiện sạc mát hơn:

Thời tiết nóng làm căng thẳng hệ thống quản lý nhiệt; sạc vào ban đêm trong mùa hè để đạt hiệu suất tối ưu.

Tránh xa bão sấm sét:

Không bao giờ sạc điện trong cơn bão sấm sét để tránh nguy cơ điện giật.

Không có người ở trong khi sạc:

Mặc dù tai nạn hiếm xảy ra, việc sạc điện áp cao có thể gây rủi ro—luôn ra khỏi xe trong quá trình sạc.

Kết luận

Với việc sử dụng và bảo trì đúng cách, tác động của sạc nhanh đến tuổi thọ pin là có thể quản lý. Giảm tần suất sạc nhanh và tránh xả sâu (dưới 20% SoC) là điều quan trọng. Khi công nghệ phát triển, sạc nhanh sẽ trở nên an toàn hơn và hiệu quả hơn, tiếp tục nâng cao sự tiện lợi của di chuyển điện.

Bằng cách hiểu cơ chế sạc nhanh và áp dụng thói quen sạc thông minh, người dùng có thể tận hưởng lợi ích của việc bổ sung năng lượng nhanh chóng trong khi tối đa hóa tuổi thọ của pin.