Vì sao sạc nhanh lại có nguy cơ gây hại cho pin ô tô điện?

Tại sao sạc nhanh lại gây hại cho pin ô tô điện? 

Nhiều chuyên gia công nghệ cho rằng, việc sử dụng sạc nhanh thường xuyên mỗi khi có cảnh báo “pin yếu” có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ pin. Bên cạnh đó, chi phí sử dụng sạc nhanh cũng cao hơn so với sạc thông thường hoặc sạc tại nhà.

Trang chủ của Tesla cũng đưa ra khuyến nghị cho chủ xe về việc ưu tiên sạc xe tại nhà và chỉ sử dụng trạm sạc siêu nhanh (supercharger) cho những hành trình dài.

Ảnh minh họa: Người đưa tin.

Ngoài ra, hãng xe Mỹ khuyến cáo người dùng chỉ nên sạc pin đầy 100% khi cần thiết, chẳng hạn như trước một chuyến đi dài, đồng thời tránh để mức pin xuống quá thấp, theo báo Dân trí.

Cụ thể, Pin lithium-ion bao gồm cực dương và cực âm, màng ngăn cách giữa hai điện cực và chất điện phân lấp đầy không gian còn lại bên trong pin. Cực dương và cực âm đều có khả năng lưu giữ các ion lithium. Năng lượng được lưu trữ và giải phóng khi các lithium-ion di chuyển giữa các điện cực qua chất điện phân.

Khi tốc độ sạc tăng gấp đôi, cùng một lượng ion và electron phải di chuyển trong thời gian chỉ còn một nửa. Nếu muốn sạc nhanh gấp 4 hoặc 6 lần thì thời gian di chuyển của các ion và electron cũng phải rút ngắn tương ứng. Quá trình này tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho pin.

Cực dương là nơi tiếp nhận các ion lithium trong quá trình sạc; nó được làm bằng than chì, có cấu trúc gồm nhiều lớp carbon mỏng. Mỗi cực dương bao gồm hàng triệu lớp như vậy, với các khe ở giữa, tương tự những lá bài xếp chồng lên nhau. Các ion lithium được đẩy vào những khe này trong quá trình sạc.

Vấn đề là có thể xảy ra hiện tượng quá tải nếu các ion lithium di chuyển quá nhanh. Khi đó, lithium có thể tích tụ trên bề mặt cực dương, gần chất điện phân. Tại đây, các ion lithium nhận electron, trở thành nguyên tử lithium trung hòa và tích tụ thành những lớp kim loại nhỏ, không thể di chuyển xa hơn, trong khi năng lượng vẫn được nạp vào.

Hiện tượng này được gọi là mạ lithium (lithium plating), xảy ra khi các ion lithium chuyển thành kim loại lithium thay vì được lưu trữ trong cấu trúc than chì.

Trong một số trường hợp, lớp mạ lithium có thể gây ra hiện tượng đoản mạch và cháy pin. 

Việc sạc với cường độ dòng điện cao cũng có thể làm tăng nhiệt độ pin, dẫn đến hiện tượng quá nhiệt.

Nhiệt độ tăng đột ngột khi sạc có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa pin. Đây là lý do tại sao nhiều ô tô điện cần quá trình làm ấm pin (precondition) trước khi sạc và tốc độ sạc pin không duy trì ổn định từ đầu đến cuối quá trình.

Theo Carscoops, ngay cả mẫu xe điện có công suất sạc được công bố là 320kW như Porsche Taycan cũng chỉ đạt được mức tối đa trong khoảng thời gian rất ngắn, có thể không quá 5 phút.

Đây cũng là lý do nhiều nhà sản xuất ô tô điện thường công bố tốc độ sạc xe trong khoảng từ 10% (hoặc 20%) đến 80%. Ngoài phạm vi này, tốc độ sạc sẽ bị giới hạn để bảo vệ tuổi thọ của pin. Hơn nữa, việc sạc đầy 100% có thể gây áp lực lên các tế bào pin.

Phương pháp sạc pin tốt nhất cho xe điện

Không thể phủ nhận rằng sạc nhanh vẫn là một phần thiết yếu của lĩnh vực di chuyển bằng điện và là công cụ quan trọng cho việc di chuyển đường dài bằng xe điện. Và như chúng ta đã thấy ở trên, việc sạc nhanh không thường xuyên sẽ không gây hại cho pin hoặc làm giảm dung lượng pin một cách đáng kể.

Tuy nhiên, vẫn có một số lưu ý khi sạc nhanh để đảm bảo tác động của nó đến pin là nhỏ nhất có thể. Thứ nhất, bạn nên tránh sạc nhanh vào những ngày nắng nóng gay gắt, hoặc nếu sạc, hãy sạc ở nơi râm mát để tránh làm pin quá nóng.

Nhiều nhà sản xuất khuyến cáo không nên sạc nhanh khi pin gần hết hoặc gần 100%.

Việc sử dụng quãng đường dài cũng là một cân nhắc. Những xe sạc nhanh nhiều lần mỗi ngày với quãng đường dài có thể bị hao mòn nhiều hơn một chút, mặc dù tác động thường là tối thiểu nếu BMS hoạt động tốt.

Sạc nhanh liên tục đến 100 phần trăm gây nhiều áp lực hơn cho pin so với việc dừng ở mức 80 phần trăm, vì giai đoạn sạc cuối cùng có xu hướng làm nóng các cell pin nhiều hơn. Để tối đa hóa tuổi thọ pin, nhiều nhà sản xuất đề xuất giới hạn sạc nhanh ở mức khoảng 80 phần trăm.

Làm nóng hoặc làm mát pin đến nhiệt độ tối ưu trước khi sạc - cho phép quá trình sạc nhẹ nhàng hơn. Sạc nhanh mà không làm nóng trước, đặc biệt là ở nhiệt độ khắc nghiệt, có thể gây hại nhiều hơn.