EN
Quick Links
Các loại pin sạc lithium thường mang theo nguy cơ cháy nổ nghiêm trọng do một hiện tượng gọi là cháy nhiệt (thermal runaway). Về cơ bản, đây là tình trạng pin tự gia nhiệt một cách mất kiểm soát và thậm chí có thể phát nổ. Vấn đề này thường xảy ra sau khi pin bị hư hại vật lý, bị sạc quá mức hoặc được đặt trong môi trường có nhiệt độ cao hơn 60 độ Celsius. Những điều kiện này làm phân hủy các thành phần bên trong pin vốn giúp ngăn cách các bộ phận với nhau, dẫn đến các phản ứng hóa học giải phóng chất điện phân dễ cháy. Chỉ cần một tế bào (cell) bị đâm thủng cũng có thể kích hoạt các tế bào lân cận gần như ngay lập tức. Để kiểm soát nguy cơ này, các nhà sản xuất cần có hệ thống kiểm soát điện áp tốt và quy trình xả điện đúng cách trước khi lưu trữ hoặc vận chuyển. Nhiều công ty hiện nay đã tích hợp các tính năng an toàn đặc biệt ngay trong thiết kế pin để ngăn chặn các sự cố như vậy xảy ra.
Độ ổn định của pin thực sự bị ảnh hưởng bởi cả nhiệt độ và độ ẩm. Nghiên cứu cho thấy khi các tế bào pin được lưu trữ ở mức trên 25 độ Celsius, chúng có xu hướng bị suy giảm nhanh gấp khoảng ba lần so với những tế bào được giữ ở mức từ 15 đến 20 độ. Các thử nghiệm điện hóa học cũng xác nhận điều này. Khi không khí quá ẩm, độ ẩm trên 60% thực sự bắt đầu ăn mòn các cực của pin và thúc đẩy sự phát triển của các dendrite nguy hiểm bên trong tế bào pin. Điều này làm tăng khả năng xảy ra hiện tượng đoản mạch bên trong. Để lưu trữ đúng cách, tốt nhất là giữ pin ở những nơi có nhiệt độ tương đối ổn định. Tránh đặt chúng ở gác mái hoặc nhà để xe nơi mà nhiệt độ có thể dao động hơn 10 độ trong ngày. Cũng quan trọng là phải giữ mức độ ẩm dưới 50%. Các gói gel silica hoạt động tốt trong việc hấp thụ độ ẩm dư thừa và bảo vệ pin khỏi hư hại do ẩm ướt.
Khi các tế bào pin bị nóng quá mức trong thời gian dài, về cơ bản đây là tình trạng lạm dụng nhiệt và cũng là một trong những lý do chính khiến pin sớm hỏng hóc. Bất kỳ ai để các cụm pin ở gần các lỗ thông hơi sưởi, đặt quá gần động cơ đang hoạt động hoặc để ngoài nắng sẽ sớm nhận thấy các vấn đề phát sinh. Các cực dương bắt đầu bị phân hủy theo thời gian, điều này đồng nghĩa với việc pin sẽ lưu trữ được ít điện hơn mỗi năm, khoảng từ 15% đến thậm chí 30%. Nếu những viên pin này tiếp tục bị phơi ở mức nhiệt độ trên 40 độ Celsius, bên trong sẽ xảy ra một phản ứng bất lợi. Chất điện phân bắt đầu chuyển thành khí, khiến vỏ pin phồng lên và tạo ra các vấn đề an toàn nghiêm trọng khi cố gắng sạc lại sau này. Dựa trên những gì chúng tôi quan sát thấy trong các bài kiểm tra bằng tia hồng ngoại, việc duy trì nhiệt độ khu vực lưu trữ dưới 30 độ Celsius là rất quan trọng. Phần lớn mọi người khắc phục vấn đề này bằng cách đảm bảo có đủ không gian xung quanh các viên pin để không khí lưu thông và đôi khi thêm vào một loại vật liệu cách nhiệt giữa pin và bất kỳ thiết bị nào đang phát sinh nhiệt gần đó.
Pin lithium sạc lại duy trì hiệu suất tối ưu khi được lưu trữ ở mức điện tích 40–50%. Khu vực "Vàng" này giảm thiểu áp lực lên cực dương và cực âm, ngăn chặn hiện tượng mạ lithium—một phản ứng phụ làm suy giảm điện cực. Phân tích năm 2023 của 12 nhà sản xuất pin lithium-ion lớn cho thấy 92% khuyến nghị sạc một phần để lưu trữ, chứng tỏ sự thống nhất rộng rãi trong ngành.
Việc giữ cho pin luôn ở mức sạc đầy thực chất lại làm tăng tốc độ phân hủy các hóa chất bên trong pin, trong khi để pin cạn hoàn toàn có thể dẫn đến hiện tượng tích tụ đồng nguy hiểm bên trong các tế bào pin. Theo phiên bản mới nhất của Bộ Quy Tắc Phòng Cháy Quốc Tế năm 2024, việc lưu trữ pin ở mức không quá 30% dung lượng sẽ làm giảm khoảng 37% nguy cơ xảy ra sự cố quá nhiệt so với việc lưu trữ khi pin đầy. Phần lớn người dùng thông thường nhận thấy rằng việc duy trì mức sạc pin trong khoảng từ 40 đến 50% là tối ưu nhất trong thực tế. Điều này cung cấp đủ khoảng trống cho mức hao hụt 5% hàng tháng mà không làm pin bị cạn kiệt hoàn toàn, vốn là nguyên nhân chính gây hư hại pin theo thời gian.
Ngay cả trong điều kiện lý tưởng, pin lithium cũng mất 2–4% dung lượng hàng năm do sự phát triển của lớp giao diện điện phân rắn (SEI). Đối với việc lưu trữ kéo dài hơn sáu tháng, hãy sạc lại đến 50% mỗi 3–6 tháng để tránh xả sâu. Mặc dù các hệ thống quản lý pin công nghiệp sử dụng các thuật toán thích ứng dựa trên nhiệt độ, việc giám sát thủ công là đủ đối với các ứng dụng dành cho người tiêu dùng.
Lưu ý Quan trọng :
| Thời Gian Bảo Quản | Hành động được khuyến nghị |
|---|---|
| <3 tháng | Lưu trữ ở mức 40-50% |
| 3-12 tháng | Sạc lại mỗi quý |
| >12 tháng | Sử dụng cảnh báo điện áp |
Pin lithium-ion hoạt động tốt nhất khi được lưu trữ trong khoảng giữa 15°C và 25°C (59°F–77°F) . Tiếp xúc dưới 0°C (32°F) giảm độ dẫn điện ion, trong khi nhiệt độ trên 45°C (113°F) tăng nguy cơ mất kiểm soát nhiệt do màng ngăn bị chảy. Nghiên cứu cho thấy các tế bào được lưu trữ ở 35°C bị mất 30% dung lượng hàng năm nhiều hơn so với những tế bào được giữ ở 20°C.
| Tình trạng | Dải Nhiệt Độ Lý Tưởng | Ngưỡng rủi ro |
|---|---|---|
| Nhiệt độ | 15°C–25°C (59°F–77°F) | <0°C hoặc >45°C (32°F–113°F) |
| Độ ẩm tương đối | 45–55% | >90% |
Không bao giờ để pin gần các bộ tản nhiệt, dưới ánh nắng trực tiếp, hoặc trong xe ô tô đóng kín khi trời nóng. Kiểm soát nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe của pin. Khi nhiệt độ thay đổi hơn 10 độ Celsius (khoảng 18 độ Fahrenheit) mỗi ngày, các điện cực bên trong thực sự giãn nở và co lại, tạo ra ứng suất cơ học theo thời gian. Đối với các bộ sưu tập nhỏ tại nhà hoặc văn phòng, hộp nhựa cách nhiệt là lựa chọn tốt nhất khi được đặt ở nơi có nhiệt độ phòng ổn định. Các cơ sở lớn cần hệ thống HVAC chuyên nghiệp có khả năng duy trì nhiệt độ trong phạm vi ±2 độ C. Điều này giúp ngăn một số khu vực già hóa nhanh hơn những khu vực khác, từ đó làm giảm đáng kể tuổi thọ tổng thể.
Khi độ ẩm tăng trên 70%, các đầu nối bắt đầu bị ăn mòn và có nguy cơ hình thành axit hydrofluoric bên trong các khoang pin, làm giảm tuổi thọ pin khoảng 40% ở những khu vực nóng và ẩm ướt. Ngược lại, khi độ ẩm giảm xuống dưới 30%, tĩnh điện trở thành vấn đề lớn hơn, có thể làm hỏng các linh kiện nhạy cảm. Thông gió tốt ở đây là rất quan trọng, mục tiêu là từ sáu đến mười hai lần thay đổi không khí hoàn toàn mỗi giờ để giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ bay hơi có hại phát sinh từ các tế bào pin cũ. Hầu hết các cơ sở sử dụng gói gel silica hoặc máy hút ẩm công nghiệp để duy trì sự ổn định, đặc biệt quan trọng đối với việc lưu trữ pin lithium sắt phốt phát vì chúng rất nhạy cảm với sự dao động độ ẩm. Các chuyên gia trong ngành thường khuyến nghị giám sát và bảo trì định kỳ các hệ thống kiểm soát môi trường này.
Đối với việc sử dụng hàng ngày hoặc hàng tuần, hãy lưu trữ pin ở mức 40–50% điện tích trong môi trường khô ráo, nhiệt độ phòng (15–25°C/59–77°F). Điều này giúp giảm căng thẳng cho điện cực đồng thời duy trì trạng thái sẵn sàng. Sử dụng các hộp chứa không dẫn điện, tránh xếp chồng và giữ pin cách xa các vật bằng kim loại. Không để pin trong thiết bị quá 30 ngày để tránh tiêu hao điện năng không mong muốn.
Pin được bảo quản trong sáu tháng hoặc lâu hơn cần kiểm soát nghiêm ngặt điều kiện môi trường:
| Nguyên nhân | Điều Kiện Lý Tưởng | Tần suất giám sát |
|---|---|---|
| Mức sạc | 40–50% | 3 tháng/lần |
| Nhiệt độ môi trường | 10–20°C (50–68°F) | Hàng tháng |
| Độ ẩm | <50% Độ Ẩm Tương Đối | Hai Tuần Một Lần |
Báo cáo An toàn Pin 2023 cho thấy pin được bảo quản ở mức điện đầy trong sáu tháng bị mất 18–22% dung lượng, so với chỉ 2–4% khi bảo quản ở mức 50%. Việc bảo quản trong môi trường có kiểm soát nhiệt độ được khuyến cáo mạnh mẽ.
Ắc quy ion-lithium tự xả khoảng 1,5–2% mỗi tháng. Để tránh xả sâu, hãy sạc lại đến 50% mỗi 6–9 tháng một lần, nhưng tuyệt đối không sạc quá 85% trong quá trình bảo dưỡng. Việc để mức điện giảm xuống dưới 5% sẽ làm tăng tốc độ sunfat hóa, một quá trình lão hóa gây thiệt hại cho các doanh nghiệp tại Hoa Kỳ tới 740 triệu USD mỗi năm do phải thay thế sớm (Ponemon 2023).
Hầu hết các nhà sản xuất lớn cùng với các tổ chức an toàn như UL Solutions và Hiệp hội Phòng cháy Quốc gia (National Fire Protection Association) đã thống nhất một số nguyên tắc cơ bản về lưu trữ. Nhiệt độ cần được duy trì ở mức khoảng 10 đến 25 độ Celsius, tương đương khoảng 50 đến 77 độ Fahrenheit, trong khi mức độ ẩm nên dao động từ 50 đến 60 phần trăm là lý tưởng nhất. Theo tiêu chuẩn NFPA 855, pin phải được đặt cách xa bất kỳ vật dụng nào có thể bắt lửa và cần có việc kiểm tra liên tục các điều kiện nhiệt độ. Một số điểm quan trọng cần lưu ý khi vận chuyển và xử lý các vật phẩm này bao gồm luôn giữ chúng ở vị trí thẳng đứng, đậy nắp bảo vệ đúng cách, tuyệt đối không để chúng chồng chất lên nhau một cách lỏng lẻo. Đối với các hoạt động quy mô lớn, việc lắp đặt thiết bị chụp nhiệt hình ảnh (thermal imaging) là hợp lý, kết hợp với hệ thống ngăn cháy thụ động (passive fire suppression). Những biện pháp này giúp ngăn chặn các tình huống nguy hiểm khi pin bắt đầu quá nhiệt một cách mất kiểm soát.
Theo một nghiên cứu của Battery University năm 2023 khảo sát khoảng 2.000 viên pin máy khoan bị trả lại, những viên pin được lưu trữ không đúng cách đã mất tới hai phần ba dung lượng chỉ trong vòng 18 tháng. Những viên pin được bảo quản trong điều kiện tốt chỉ giảm dưới 20% dung lượng. Khi pin bị suy giảm nghiêm trọng như vậy, chúng thường gặp vấn đề về sụt áp và hiện tượng gọi là bám kim loại lithium trên các điện cực. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nhiều thiết bị thông minh bị hỏng sớm do người dùng thường xuyên để thiết bị sạc liên tục khi nhiệt độ vượt quá 30 độ Celsius. Đi sâu hơn vào nguyên nhân hiện tượng này, các nhà khoa học chỉ ra rằng việc lớp SEI (Solid Electrolyte Interface) hình thành nhanh hơn và sự phân hủy hóa học của dung dịch điện phân bên trong các tế bào pin khi chúng ở trạng thái đầy điện trong thời gian dài.
Hầu hết các chuyên gia đều đồng ý rằng việc duy trì mức pin ở mức sạc một phần giúp giảm các phản ứng hóa học không mong muốn bên trong. Theo nghiên cứu từ Hiệp hội Điện hóa, pin để ở mức sạc đầy (100% SOC) sẽ thấy điện trở bên trong tăng khoảng 15% mỗi tháng. Điều này tồi tệ hơn nhiều so với khi pin được duy trì ở mức khoảng 60% dung lượng, nơi mà điện trở chỉ tăng khoảng 2,2%. Các nhà sản xuất lớn như Dell và Tesla khuyên nên giữ mức pin trong khoảng từ 40 đến 60 phần trăm để cân bằng hóa học tốt hơn theo thời gian. Khi lưu trữ pin trong thời gian dài, nên luân chuyển hàng tồn kho mỗi ba tháng một lần. Việc sạc lại tất cả các đơn vị lên khoảng 50% dung lượng mỗi 90 ngày sẽ giúp chống lại vấn đề tự xả điện tự nhiên và ngăn chặn các vấn đề nghiêm trọng như đồng bị hòa tan vĩnh viễn khi mức điện giảm xuống dưới 20% SOC.
Các loại pin lithium có thể sạc lại chủ yếu gặp rủi ro do hiện tượng nhiệt độ tăng vọt (thermal runaway), nguy cơ cháy nổ và sự suy giảm chất lượng từ điều kiện lưu trữ không phù hợp, bao gồm nhiệt độ và độ ẩm cực đoan.
Để kéo dài tuổi thọ pin, hãy lưu trữ pin lithium ở mức điện tích một phần (40-50%) trong môi trường có kiểm soát nhiệt độ ổn định từ 15-25°C và độ ẩm từ 45-55%.
Đối với việc lưu trữ dài hạn, duy trì mức điện tích của pin ở khoảng 40-50%, theo dõi định kỳ các điều kiện môi trường và sạc lại pin lên khoảng 50% mỗi 3-6 tháng để tránh tình trạng xả sâu.
Việc sạc điện một phần giúp giảm căng thẳng lên các thành phần của pin, giảm thiểu sự suy giảm chất lượng và hỗ trợ duy trì sự cân bằng hóa học bên trong các tế bào pin, ngăn chặn các phản ứng hóa học không mong muốn và kéo dài tuổi thọ của pin.