00:00Tại sao pin của xe điện sau một thời gian sử dụng lại dần bị yếu đi?
00:03Vậy sạc pin theo cách nào mới có thể giúp kéo dài tuổi thọ của bộ pin?
00:06Hôm nay trong chuyên mục kiến thức về ô tô hiện đại,
00:09chúng ta sẽ cùng khám phá chi tiết cấu trúc bên trong của pin lithium.
00:12Từ đó hiểu rõ nguyên lý hoạt động của loại pin phổ biến này.
00:15Pin lithium hiện nay trên xe điện, dù là loại lithium ion 3 thành phần
00:18hay loại lithium sắt pho phát thì đều được cấu tạo từ 4 thành phần chính.
00:22Đầu tiên là cực dương được chế tạo từ hợp chất lithium đặc biệt.
00:24Ngoài ra còn có cực âm làm từ than chỉ, màng ngăn cách điện và dung dịch điện phân khi
00:29tiến hành sạc pin.
00:30Nguồn điện bên ngoài sẽ đẩy các electron di chuyển về cực âm.
00:32Lúc này nguyên tử lithium sẽ mất electron và biến thành ion lithium màng điện tích,
00:37sau đó rời khỏi vật liệu cực dương và di chuyển trong môi trường chất điện phân,
00:41xuyên qua các lỗ cực nhỏ trên lớp màng ngăn cách điện,
00:43rồi tiếp tục tiến về phía các lớp vật liệu than chỉ ở cực âm,
00:46tìm một khoảng trống thích hợp giữa các nguyên tử carbon để ổn định lại.
00:49Còn khi pin xả điện thì quá trình này diễn ra theo chiều ngược lại.
00:52Các ion lithium rời khỏi những lớp than chỉ ở cực âm,
00:55sau đó quay trở lại phía cực dương,
00:57trong khi các electron chạy qua mạch điện bên ngoài rồi quay về cực dương,
01:00từ đó cung cấp năng lượng điện cho chiếc xe.
01:02Trong điều kiện lý tưởng của phòng thí nghiệm,
01:04các ion lithium có thể di chuyển qua lại giữa hai cực rất nhiều lần.
01:08Chú trình sạc và sả cứ thế được lặp lại liên tục.
01:10Tuy nhiên trong điều kiện sử dụng thực tế,
01:12bên trong pin vẫn tồn tại nhiều phản ứng phụ khác nhau.
01:14Chẳng hạn như khi người dùng sạc pin với tốc độ quá nhanh,
01:17các ion lithium chưa kịp chui vào cấu trúc lớp than chỉ,
01:20thì đã bắt đầu xảy ra hiện tượng tích tụ trên bề mặt,
01:22bị khử trực tiếp và lắng động thành kim loại lithium ngay trên bề mặt của cực âm.
01:26Hiện tượng này khiến số lượng ion lithium có thể tham gia chú trình giảm dần,
01:30từ đó làm suy giảm dung lượng lưu trữ năng lượng của pin.
01:33Nguy hiểm hơn là các tinh thể lithium kim loại có thể tích tụ lại
01:35và phát triển thành những cấu trúc cứng dạng kim nhỏ.
01:38Nếu tình trạng này tiếp tục phát triển mà không được kiểm soát,
01:41chúng thậm chí có thể xuyên thủng lớp màng ngăn.
01:43Ngoài ra, các dung môi carbonate tồn tại trong chất điện phân
01:46cũng có thể xảy ra phản ứng hóa học với than chỉ.
01:48Quá trình này sinh ra khí và khiến cấu trúc pin bị phồng lên.
01:51Để hạn chế những phản ứng không mong muốn này,
01:53các nhà sản xuất pin thường thực hiện một bước gọi là quá trình hình thành mà.
01:56Thông qua một chú trình sạc ban đầu được kiểm soát cẩn thận,
01:59các chất phụ da trong dung dịch điện phân sẽ phản ứng với ion lithium,
02:03từ đó hình thành một lớp màng cực mỏng bao phủ trên bề mặt cực âm than chỉ.
02:06Lớp màng đặc biệt này được gọi là màng xây.
02:09Lớp màng này chỉ cho phép các ion lithium đi xuyên qua,
02:11đồng thời ngăn các phân tử dung môi lớn đi vào bên trong,
02:14từ đó hạn chế quá trình phân hủy của dung dịch điện phân.
02:17Có thể xem nó như một lớp lá chắn bảo vệ,
02:19tuy nhiên theo thời gian lớp màng này vẫn sẽ dần bị tiêu hào.
02:22Nếu pin bị lưu trữ ở trạng thái đầy điện trong thời gian dài,
02:25các ion lithium dưới tác động của điện áp cao liên tục gây áp lực lên lớp màng.
02:29Từ đó khiến lớp màng dần xuất hiện những vết nứt rất nhỏ,
02:32khi pin phải chịu nhiệt độ cao trong thời gian dài.
02:34Các thành phân hữu cơ cấu thành lớp màng cũng sẽ bị phân hủy,
02:37khiến trên bề mặt lớp màng dần xuất hiện nhiều điểm yếu.
02:40Khi cực âm than chỉ dần mất đi lớp bảo vệ này,
02:42tuổi thọ tổng thể của bộ pin cũng sẽ suy giảm theo thời gian.
02:45Điều đáng chú ý hơn nữa là,
02:46ngay cả khi không sử dụng thì lớp màng xe vẫn có thể.
02:49Bị phân hủy dần theo thời gian lưu trữ,
02:51khiến các ion lithium từ từ thoát ra khỏi cấu trúc than chỉ.
02:54Đây chính là bản chất của khái niệm tuổi thọ lịch của pin.
02:57Nghĩa là ngay cả khi không sử dụng thì pin vẫn lão hóa tự nhiên.
03:00Thông thường tuổi thọ lịch của pin rơi vào khoảng 8-10 năm.
03:03Tuy nhiên, nếu sử dụng trong môi trường khắc nghiệt,
03:05tuổi thọ thực tế của pin có thể giảm xuống chỉ còn khoảng 5 năm.
03:08Các hãng xe điện đã áp dụng nhiều công nghệ để kéo dài tuổi thọ pin.
03:12Tuy vậy, cách sử dụng của người dùng cũng đóng vai trò rất quan trọng.
03:15Tốt nhất không nên để pin cạn kiệt hoàn toàn rồi mới đem đi sạc.
03:18Đồng thời cũng không nên duy trì trạng thái sạc đầy quá lâu.
03:21Tuy nhiên, mỗi tháng có thể sạc đầy pin một lần.
03:23Để hiệu trình lại hệ thống đo dung lượng của bộ pin.
03:26Nếu xe không được sử dụng trong thời gian dài,
03:28tuyệt đối không nên lưu trữ pin ở trạng thái đầy điện.
Bình luận