Pin xe điện EV là xu hướng phát triển trong tương lai của ngành công nghiệp ô tô – xe điện. Mối nguy hiểm lớn nhất về an toàn của nó là nổ, cháy và cháy của pin điện. Trên thực tế, các vụ cháy và nổ xe điện không phải là hiếm.  Những vụ tai nạn này đã làm dấy lên nhiều mối lo ngại về hiệu suất an toàn của pin lithium-ion được sử dụng trong xe điện.

Với sự phổ biến của các loại xe năng lượng mới được đại diện bởi năng lượng pin. Hiệu suất an toàn của pin điện ngày càng trở nên quan trọng. Pin là một vật mang năng lượng và có các yếu tố an toàn vốn có trong các hệ thống điện hóa khác nhau, dung lượng khác nhau. Sự khác biệt trong quy trình sản xuất, cũng như môi trường và mức độ sử dụng, có tác động đáng kể đến sự an toàn của pin.

1 Thử nghiệm môi trường

Việc sử dụng pin lithium-ion an toàn trong các điều kiện môi trường khác nhau là rất quan trọng. Trong số tất cả các yếu tố môi trường. Nhiệt độ có tác động lớn nhất đến hiệu suất sạc và xả của pin lithium. Giao diện giữa các điện cực/chất điện phân được coi là trái tim của pin lithium. Nếu nhiệt độ giảm, tốc độ phản ứng của điện cực cũng sẽ giảm: giả sử điện áp của pin lithium không đổi, dòng điện xả sẽ giảm. Công suất đầu ra của pin lithium cũng sẽ giảm. Khi nhiệt độ tăng, công suất đầu ra của pin lithium sẽ tăng. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến tốc độ truyền chất điện phân, khi nhiệt độ tăng thì tăng tốc và khi nhiệt độ giảm thì chậm lại: hiệu suất sạc và xả của pin lithium cũng sẽ bị ảnh hưởng. Nhưng nếu nhiệt độ quá cao, nó sẽ phá vỡ sự cân bằng hóa học bên trong pin lithium. Chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm môi trường thường quy bằng cách sử dụng một pin lithium-ion 20 Ah đơn làm ví dụ:

a) Đầu tiên, trong buồng thử nghiệm có nhiệt độ môi trường là (20 ± 5) ℃ ở nhiệt độ phòng. Xả pin lithium-ion ở dòng điện 1 IV A cho đến khi điện áp kết thúc xả là 2,0 V. Tại thời điểm này, hãy thử nghiệm bộ pin này. Giá trị dung lượng không được thấp hơn giá trị định mức hoặc vượt quá 110% giá trị dung lượng. Kết quả thử nghiệm dung lượng là 21 Ah, bằng 105% giá trị định mức, cho thấy pin lithium-ion nằm trong phạm vi đủ điều kiện ở nhiệt độ phòng là (20 ± 5) ℃.

b) Thứ hai, đối với pin lithium-ion được sạc đầy, hãy lưu trữ chúng trong buồng thử nghiệm nhiệt độ thấp ở (-20 ± 2) ℃ trong 20 giờ. Xả ở dòng điện 1 IVA trong điều kiện môi trường (-20 ± 2) ℃. Dung lượng của pin lithium-ion không được thấp hơn 70% giá trị định mức cho đến khi điện áp kết thúc xả là 2. O V. Sau khi đo, dung lượng của pin là 20 Ah, đây là giá trị định mức, cho biết không có thay đổi nào về giá trị dung lượng của nó ở nhiệt độ thấp là 20 ℃.

C) Cuối cùng, đối với pin lithium-ion đã sạc đầy, hãy lưu trữ chúng trong buồng thử nghiệm nhiệt độ cao ở (55 ± 2) ℃ trong 5 giờ, sau đó xả chúng ở dòng điện 1 IV A dưới (55 ± 2) ℃ cho đến khi điện áp kết thúc xả là 2,0 V. Dung lượng không được thấp hơn 95% giá trị định mức. Giá trị dung lượng thực tế được đo là 20 Ah. Ở nhiệt độ cao là 55 ℃, giá trị dung lượng vẫn không thay đổi.

Mặc dù về mặt lý thuyết, môi trường có tác động đến pin lithium-ion. Nhưng kết quả thử nghiệm chỉ ra rằng nhóm pin lithium-ion này hoạt động dưới sự thay đổi nhiệt độ. Giá trị dung lượng không thay đổi đáng kể. Bộ pin lithium-ion được sử dụng làm pin điện cho xe điện. Nó đạt được bằng cách ghép N pin lithium-ion riêng lẻ thể tích nhỏ theo chuỗi và song song để cung cấp năng lượng cho toàn bộ xe. Vì vậy, sự an toàn của từng pin lithium-ion trong xe ô tô là rất quan trọng.

2. Thử nghiệm an toàn 

Pin đơn của pin lithium-ion là một hệ thống điện hóa tương đối phức tạp bao gồm các thành phần như điện cực dương, điện cực âm, bộ tách và chất điện phân. Mức độ an toàn của nó phụ thuộc vào “hiệu ứng tấm đáy” của toàn bộ thành phần. Chỉ bằng cách đạt được sự an toàn riêng lẻ, hiệu suất tổng thể của pin mới có thể được cải thiện an toàn sau khi kết nối nối tiếp và song song. Vậy làm thế nào chúng ta có thể đảm bảo an toàn cho từng pin lithium-ion? Chúng ta cần xác minh thông qua các thử nghiệm an toàn sau đây (thử nghiệm hiệu suất an toàn là thử nghiệm phá hủy. Vì lý do an toàn, pin được thử nghiệm phải được đặt trong buồng chống nổ):

a) Xả quá ngưỡng

Pin lithium-ion được lưu trữ trong buồng chống cháy nổ ở nhiệt độ phòng (20 ± 5) ℃. Xả ở dòng điện 1 IV A cho đến khi điện áp của pin đạt 0 V (nếu có mạch bảo vệ điện tử, mạch bảo vệ điện tử xả phải được tạm thời tháo ra). Pin lithium-ion không được nổ, bắt lửa hoặc rò rỉ chất lỏng, như thể hiện trong Hình 1. Qua thử nghiệm, tình huống trên không xảy ra ở pin lithium-ion. Mục đích của thí nghiệm này là đánh giá phạm vi lái xe của xe điện vượt quá dung lượng pin quy định. Hiệu suất an toàn của pin lithium-ion trong điều kiện xả cực độ.

b) Sạc quá ngưỡng

Có hai cách để tiến hành thử nghiệm quá tải trên pin lithium-ion:

1) Pin lithium ion được sạc trong phòng chống cháy nổ ở nhiệt độ phòng (20 ± 5) ℃ với dòng điện 3 IV A. Thử nghiệm dừng lại khi điện áp pin đạt 5 V hoặc thời gian sạc đạt 90 phút (ưu tiên một trong các điều kiện);

2) Sạc với dòng điện 9 IV A và dừng thử nghiệm khi điện áp của pin lithium-ion đạt 10 V. Khi đạt đến điện áp quy định, pin lithium-ion không được nổ hoặc bắt lửa. Pin lithium-ion không nổ hoặc bắt lửa. Thí nghiệm này nhằm đánh giá quá trình sạc pin lithium-ion cho xe điện. Khi thiết bị sạc mất kiểm soát hoặc xảy ra tai nạn do yếu tố con người. Gây ra tình trạng sạc quá mức dòng điện cao. Hiệu suất an toàn của pin lithium-ion ở trạng thái này.