Nguy cơ cháy nổ xe điện là do đâu?

Khi xe điện ngày càng trở nên phổ biến trên đường phố, từ xe đạp điện, xe máy điện cho đến ô tô điện, một trong những câu hỏi lớn nhất mà người tiêu dùng đặt ra là về sự an toàn của chúng, đặc biệt liên quan đến nguy cơ cháy nổ của bộ pin. Mặc dù các nhà sản xuất không ngừng cải tiến công nghệ để đảm bảo an toàn tối đa, việc hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và các yếu tố có thể dẫn đến cháy nổ pin xe điện là điều vô cùng cần thiết đối với mỗi người sử dụng.

Bài viết này KT Solar sẽ cung cấp một cái nhìn toàn diện về pin xe điện, tập trung vào loại pin lithium-ion phổ biến hiện nay, giải thích nguyên nhân gây ra các sự cố không mong muốn và đưa ra những lưu ý sử dụng pin lithium-ion quan trọng để giảm thiểu rủi ro cháy nổ, đảm bảo an toàn cho bạn và gia đình.

Table of Contents

1. Trong Pin Xe Điện Có Gì? Khám Phá Cấu Tạo Cơ Bản

Trước hết, để hiểu về pin xe điện, bạn cần nắm rõ cấu trúc cơ bản của chúng. Một bộ pin được cấu thành từ hàng loạt các tế bào năng lượng (cells) nhỏ. Năng lượng này được lưu trữ dưới dạng điện, thông qua sự chuyển động của các ion giữa các cực trong pin. Trên thị trường xe điện, hiện có hai loại pin phổ biến nhất được sử dụng là pin lithium-ion và pin acid chì.

1.1. Pin Lithium-ion và Pin Acid Chì: Sự Khác Biệt Mật Độ Năng Lượng

Sự khác biệt cơ bản giữa hai loại pin này nằm ở mật độ năng lượng bên trong chúng. Mật độ năng lượng là lượng năng lượng có thể được lưu trữ trong một đơn vị thể tích hoặc trọng lượng.

Pin Acid Chì: Đây là công nghệ pin truyền thống hơn, đã được sử dụng rộng rãi trong ô tô động cơ đốt trong (để khởi động) và một số dòng xe điện đời cũ. Mật độ năng lượng của pin acid chì thấp hơn đáng kể. Điều này có nghĩa là để cung cấp cùng một lượng năng lượng, pin acid chì sẽ cần kích thước lớn hơn và trọng lượng nặng hơn so với pin lithium-ion.
Pin Lithium-ion: Ngược lại, pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao vượt trội. Khi một ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm hoặc từ cực âm sang cực dương trong quá trình sạc/xả, nó mang năng lượng gần gấp ba lần so với pin acid chì. Chính nhờ mật độ năng lượng cao này mà pin lithium-ion trở nên lý tưởng để cung cấp năng lượng cho xe di chuyển trên quãng đường dài và mang lại hiệu suất vượt trội trong một kích thước nhỏ gọn hơn.

1.2. Lý Do Pin Lithium-ion Chiếm Ưu Thế Trong Xe Điện Hiện Đại

Hầu hết xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện hiện nay sử dụng pin lithium-ion để lưu trữ năng lượng. Sự lựa chọn này không phải ngẫu nhiên mà là kết quả của những ưu điểm vượt trội mà loại pin này mang lại:

Hiệu suất cao: Khả năng cung cấp năng lượng mạnh mẽ và ổn định, giúp xe có khả năng tăng tốc tốt và đạt được quãng đường di chuyển xa hơn chỉ với một lần sạc.
Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ: Rất phù hợp với thiết kế của xe điện hiện đại, nơi không gian và trọng lượng là những yếu tố quan trọng để tối ưu hiệu suất và trải nghiệm lái.
Tuổi thọ cao: Pin lithium-ion thường có chu kỳ sạc/xả dài hơn đáng kể so với pin acid chì, giúp kéo dài thời gian sử dụng của bộ pin.
Tỷ lệ tự xả thấp: Khả năng giữ năng lượng tốt hơn khi không sử dụng.

Pin lithium-ion nói chung là nguồn năng lượng an toàn và hiệu quả. Tuy nhiên, như mọi công nghệ có mật độ năng lượng cao, chúng cần được quản lý và sử dụng đúng cách để đảm bảo an toàn tuyệt đối.

2. Pin Xe Điện Cháy Nổ Khi Nào? Phân Tích Nguyên Nhân Chính

Mặc dù pin lithium-ion là một nguồn năng lượng an toàn và hiệu quả, nhưng chính mật độ năng lượng cao của chúng cũng tiềm ẩn một nguy cơ: trong một số điều kiện nhất định, loại pin này có thể quá nóng, dẫn đến hiện tượng gọi là mất kiểm soát nhiệt (thermal runaway). Khi mất kiểm soát nhiệt xảy ra, nó sẽ châm ngòi một phản ứng dây chuyền bên trong pin, có thể khiến pin bắt lửa hoặc thậm chí phát nổ. Vậy tại sao pin xe điện lại nóng lên bất thường?

Nhìn chung, mỗi pin, dù là pin lithium-ion hay bất kỳ loại nào khác, đều có ba thành phần cơ bản:

Cực dương (cathode)
Cực âm (anode)
Bộ phận phân cách (separator): Một lớp màng mỏng nằm giữa cực dương và cực âm, có chức năng ngăn cách chúng để tránh đoản mạch, đồng thời cho phép các ion di chuyển qua lại trong quá trình sạc và xả.

Nếu xảy ra cháy nổ, thì hầu hết các trường hợp cũng chỉ do trục trặc từ ba thành phần này mà thôi. Trong đó, nguyên nhân chính gây cháy nổ pin thường do bộ phận phân cách.

2.1. Bộ Phận Phân Cách: “Trái Tim Mỏng Manh” Của Pin

Mặc dù công nghệ ngày càng tiến bộ và bộ phận phân cách có tuổi thọ rất dài cùng với khả năng chịu nhiệt ngày càng được cải thiện, nhưng chỉ một sự cố nhỏ cũng có thể dẫn đến trục trặc, mất ổn định bộ phận khá mỏng manh này. Có hai lý do chính khiến dải phân cách của pin bị hỏng, dẫn đến nguy cơ mất kiểm soát nhiệt và cháy nổ:

2.1.1. Mất Ổn Định Bên Trong Về Điện

Nguyên nhân này xảy ra khi pin trải qua các điều kiện hoạt động không tối ưu về điện:

Chu kỳ xả sâu hoặc thường xuyên sạc quá mức: Việc xả sạch pin lithium-ion (dung lượng về 0%) hoặc thường xuyên sạc đầy (100%) đều có thể gây căng thẳng lên cấu trúc hóa học và vật lý của pin, bao gồm cả bộ phận phân cách.
Điện áp thấp hoặc điện áp quá cao trong khi sạc: Sạc với điện áp không phù hợp có thể gây ra hiện tượng lắng đọng lithium trên cực âm (lithium plating) hoặc hình thành cây kim loại (dendrites) xuyên qua bộ phận phân cách.
Áp lực vật lý nội tại: Trong quá trình sạc, pin sẽ giãn nở một chút do ion lithium di chuyển vào cấu trúc cực âm. Khi phóng điện, chúng sẽ nén lại. Sự giãn nở và co lại liên tục này gây áp lực lên dải phân cách theo thời gian.
Quá nhiệt khi sạc: Đặc biệt nguy hiểm là khi sạc quá mức, pin sẽ nóng lên, nhiệt sinh ra bên trong pin càng nhiều, tác động mạnh lên dải phân cách. Nếu dải phân cách bị hỏng hay hoạt động bất thường, ngay khi cực dương và cực âm tiếp xúc, sẽ dẫn đến đoản mạch, gây nguy cơ cháy nổ tức thì.

2.1.2. Áp Lực Tác Động Bên Ngoài

Bên cạnh các nguyên nhân liên quan đến điện áp và chu kỳ sạc/xả, các tác động vật lý hoặc môi trường bên ngoài cũng có thể làm hỏng pin:

Va đập mạnh: Xảy ra khi pin bị va đập do tai nạn giao thông, rơi vỡ, hoặc các tác động cơ học khác. Những va chạm này có thể không gây hư hỏng pin ngay lập tức, nhưng có thể làm biến dạng tế bào pin, làm hỏng bộ phận phân cách hoặc gây đoản mạch nội bộ.
Nhiệt độ cao của môi trường: Việc để xe hoặc sạc xe dưới trời nắng gắt trong thời gian dài, hoặc trong môi trường có nhiệt độ quá cao, có thể khiến pin nóng lên bất thường. Nhiệt độ cực cao ảnh hưởng đến việc sạc và xả pin lithium-ion, làm tăng nguy cơ mất kiểm soát nhiệt. Các áp lực bên ngoài có thể không gây hư hỏng pin ngay lập tức. Tuy nhiên, sau một thời gian nhất định, nó sẽ gây ra thiệt hại nghiêm trọng và tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ về sau.

3. Lưu Ý Sử Dụng Pin Lithium-ion Để Giảm Thiểu Rủi Ro Cháy Nổ

Mặc dù các nhà sản xuất xe điện đã đầu tư rất nhiều vào việc phát triển hệ thống quản lý pin (BMS) tiên tiến, có khả năng quản lý tình trạng, nhiệt độ và điện áp của pin một cách chặt chẽ, nhưng vai trò của người dùng trong việc sử dụng đúng cách là vô cùng quan trọng để giảm thiểu rủi ro cháy nổ. Hãy cùng tìm hiểu những lưu ý sử dụng pin lithium-ion thiết yếu:

3.1. Tránh Sạc Nhanh Không Cần Thiết

Việc sạc nhanh nhiều lần, thường xuyên, có xu hướng làm hỏng pin nhanh hơn so với sạc bình thường. Mặc dù công nghệ sạc nhanh ngày càng phát triển, nhưng quá trình này tạo ra nhiều nhiệt hơn bên trong pin và gây áp lực lớn hơn lên các thành phần. Nếu bạn muốn pin xe điện có độ bền cao nhất và kéo dài tuổi thọ, hãy tránh sạc nhanh không cần thiết hoặc hạn chế số lần sạc nhanh. Ưu tiên sạc chậm khi có thể để pin được sạc một cách “nhẹ nhàng” và ổn định hơn.

3.2. Quản Lý Chu Kỳ Sạc/Xả Hiệu Quả

Xả sạch pin lithium-ion (dung lượng về 0%) và thường xuyên sạc đầy (100%), ảnh hưởng đáng kể đến độ bền của pin và tiềm ẩn nguy cơ gây hư hại cho bộ phận phân cách. Đây là một lầm tưởng phổ biến từ thời pin nickel-cadmium cần xả hết để tránh “hiệu ứng nhớ”. Với pin lithium-ion, điều này là không cần thiết và thậm chí có hại.

Tránh xả quá sâu: Xả pin xuống mức quá thấp (dưới 20%) gây căng thẳng hóa học và có thể làm hỏng vĩnh viễn các tế bào pin.
Hạn chế sạc đầy 100% liên tục: Nhiều nhà sản xuất ô tô điện (như Tesla, VinFast) và xe máy điện (như VinFast Klara, Theon) khuyến nghị chỉ nên sạc pin đến mức 85 – 90% để sử dụng hàng ngày. Việc này giúp kéo dài tuổi thọ pin đáng kể. Chỉ khi bạn cần đi quãng đường rất xa, hãy sạc đầy 100%.

3.3. Kiểm Soát Nhiệt Độ Môi Trường

Nhiệt độ cực cao ảnh hưởng đến việc sạc và xả pin lithium-ion. Pin hoạt động hiệu quả nhất trong một dải nhiệt độ nhất định.

Tránh sạc xe dưới trời nắng gắt: Nhiệt độ môi trường quá cao sẽ cộng thêm vào nhiệt lượng sinh ra trong quá trình sạc, dễ dẫn đến quá nhiệt.
Hạn chế đỗ xe điện dưới nắng nóng gay gắt trong thời gian dài: Mặc dù các hệ thống quản lý nhiệt độ của xe hiện đại có thể làm mát pin khi cần, nhưng việc liên tục để pin tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt sẽ làm giảm tuổi thọ pin.
Tránh sạc hoặc sử dụng pin trong môi trường quá lạnh: Nhiệt độ quá thấp cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ pin, mặc dù nguy cơ cháy nổ do nhiệt độ thấp ít hơn.

3.4. Sử Dụng Bộ Sạc Chính Hãng Và Môi Trường Thông Thoáng

Đây là một trong những lưu ý quan trọng nhất để đảm bảo an toàn:

Sử dụng bộ sạc chính hãng của nhà sản xuất: Bộ sạc không chính hãng hoặc không tương thích có thể cung cấp dòng điện, điện áp không phù hợp, dẫn đến sạc quá mức, quá nhiệt, hoặc gây hư hỏng bộ phận phân cách. Sạc xe điện bằng thiết bị phù hợp là điều kiện tiên quyết.
Sạc ở những nơi thông gió tốt: Luôn đảm bảo khu vực sạc có đủ không khí lưu thông để tản nhiệt. Điều này giúp ngăn ngừa tình trạng quá nhiệt trong khi sạc, đặc biệt là trong môi trường nóng ẩm như Đà Nẵng. Tránh sạc trong không gian kín, ẩm ướt hoặc gần các vật liệu dễ cháy.

3.5. Bảo Dưỡng Và Kiểm Tra Định Kỳ

Bảo dưỡng, kiểm tra định kỳ hệ thống pin và xe điện là rất quan trọng. Việc này giúp xác định các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng trở nên nghiêm trọng. Các chuyên gia có thể phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng, chai pin, hoặc sự bất thường trong hoạt động của các tế bào pin.

Sau va chạm: Nếu xe của bạn bị va chạm, ngay cả hư hỏng có vẻ nhỏ ở thân vỏ, chúng có thể ẩn chứa các rủi ro ở bộ pin không thể nhìn thấy ngay lập tức. Cấu trúc pin có thể bị biến dạng, bộ phận phân cách bị ảnh hưởng mà bạn không hay biết. Hãy đưa xe đến trung tâm bảo hành hoặc dịch vụ uy tín để kiểm tra toàn diện bộ pin sau bất kỳ va chạm nào, dù lớn hay nhỏ.

3.6. Cập Nhật Phần Mềm Từ Nhà Sản Xuất

Mặc dù, các nhà sản xuất đã giải quyết hầu hết vấn đề này bằng cách phát triển phần mềm quản lý tình trạng và nhiệt độ của pin (Battery Management System – BMS), nhưng bạn vẫn nên sử dụng pin lithium-ion đúng cách và tận dụng tối đa các cải tiến công nghệ. Hãy chú ý đến các đợt cập nhật phần mềm từ nhà sản xuất xe. Nhiều bản cập nhật bao gồm các cải tiến đối với hệ thống quản lý pin, có thể giảm thêm rủi ro cháy nổ và tối ưu hóa hiệu suất cũng như tuổi thọ pin. Luôn đảm bảo xe của bạn được cài đặt phiên bản phần mềm mới nhất.

4. Tương Lai An Toàn Của Pin Xe Điện

Ngành công nghiệp xe điện đang liên tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển để nâng cao độ an toàn của pin. Các công nghệ mới như pin thể rắn (solid-state batteries) hứa hẹn sẽ thay thế pin lithium-ion lỏng hiện tại, mang lại mật độ năng lượng cao hơn và giảm đáng kể nguy cơ cháy nổ do không sử dụng chất điện phân dễ cháy. Ngoài ra, các hệ thống quản lý nhiệt và cảm biến thông minh cũng ngày càng được cải tiến để giám sát tình trạng pin liên tục và cảnh báo sớm mọi bất thường.

Tuy nhiên, cho đến khi những công nghệ này trở nên phổ biến, việc tuân thủ các hướng dẫn sử dụng và bảo dưỡng đúng cách vẫn là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn cho chiếc xe điện của bạn.

5. Kết Luận

Xe điện là một xu hướng không thể đảo ngược, mang lại nhiều lợi ích về môi trường và kinh tế. Pin lithium-ion đóng vai trò trung tâm trong sự thành công này nhờ mật độ năng lượng và hiệu suất vượt trội. Mặc dù nguy cơ cháy nổ là có tồn tại, nhưng chúng thường xuất phát từ những nguyên nhân cụ thể liên quan đến lỗi sản xuất hoặc, quan trọng hơn, là việc sử dụng và bảo quản không đúng cách.

Bằng cách hiểu rõ về cấu tạo pin, các yếu tố gây mất ổn định bộ phận phân cách, và áp dụng nghiêm ngặt các lưu ý sử dụng pin lithium-ion như sạc đúng cách, kiểm soát nhiệt độ, và bảo trì định kỳ, bạn có thể giảm thiểu rủi ro cháy nổ đến mức tối đa và an tâm tận hưởng những tiện ích mà xe điện mang lại. Sự an toàn của bạn nằm trong chính những hành động nhỏ hàng ngày.

Theo: Điện lực 24/7

5/5 - (1 bình chọn)