Đang tải...
Đang tải...
Pin Ithium-ion được sử dụng rộng rãi vì chúng có thể lưu trữ một lượng lớn năng lượng trong một khu vực tương đối nhỏ.
Tuy nhiên, chúng cũng dễ gây ra các sự kiện hỏa hoạn thảm khốc tiềm tàng.
Pin Lithium-ion là giải pháp lưu trữ năng lượng di động phổ biến nhất, nhưng ngày càng có nhiều lo ngại về sự an toàn của chúng.
Dữ liệu được đối chiếu từ các cơ sở cứu hỏa tiểu bang chỉ ra rằng hơn 450 vụ hỏa hoạn trên khắp nước Úc có liên quan đến pin lithium-ion trong 18 tháng qua và Ủy ban Cạnh tranh và Người tiêu dùng Úc (ACCC) gần đây đã đưa ra một bài báo kêu gọi gọi đầu vào về cách cải thiện an toàn pin.
Pin Lithium-ion được sử dụng trong nhiều loại phần cứng, từ xe điện và xe máy điện đến điện thoại di động và máy tính xách tay. Hệ thống pin mặt trời dân dụng cũng sử dụng công nghệ này, cho đến các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lưới.
Thật không may, như ngay cả Fire and Rescue NSW cũng thừa nhận, vẫn chưa biết đủ về xác suất hỏng pin lithium-ion, cơ chế hỏng hóc của chúng và hậu quả tiềm ẩn của sự cố.
Chúng tôi đã nói chuyện với chuyên gia UNSW, Tiến sĩ Matthew Priestley từ Nhóm Nghiên cứu Hệ thống Năng lượng thuộc Trường Kỹ thuật Điện và Viễn thông, để khám phá những lo ngại về an toàn liên quan đến pin lithium-ion.
"Điều chúng tôi lo lắng vào lúc này là thực tế có rất ít quy định liên quan đến pin lithium-ion và khía cạnh an toàn liên quan đến điều đó", Tiến sĩ Priestley nói.
"Chúng tôi muốn và cần công nghệ lưu trữ năng lượng này an toàn vì chúng rất quan trọng trong việc hấp thụ năng lượng tái tạo và điều quan trọng là công chúng và ngành công nghiệp không nhận thấy nó nguy hiểm.
Nhưng hiện tại, hầu hết mọi người không có hiểu biết đầy đủ về những rủi ro liên quan đến những loại pin này, hoặc đủ tôn trọng chúng. Điều đó áp dụng cho người tiêu dùng trong nhà của họ, nhưng có lẽ thậm chí còn quan trọng hơn đối với các chuyên gia sử dụng pin lithium-ion trên quy mô lớn hơn tại nơi làm việc của họ.
"Tôi không nghĩ rằng có đủ giáo dục về việc sử dụng, lưu trữ, tái chế hoặc thải bỏ pin lithium-ion đúng cách và đó là chìa khóa để tiến lên phía trước."
Tiến sĩ Priestley là học giả chính trong một dự án sẽ phát triển một khóa học ngắn hạn nhằm giáo dục thương nhân, công chúng và các bên liên quan chính khác về những rủi ro liên quan đến hệ thống pin năng lượng cao.
Và ở đây, anh ấy giúp giải thích các vấn đề chính và các giải pháp tiềm năng liên quan đến an toàn pin lithium-ion.
Pin Lithium-ion cực kỳ phổ biến trong hầu hết các gia đình Úc. Điện thoại di động, máy tính xách tay và thiết bị đeo thông minh đều được cung cấp năng lượng bằng pin lithium-ion, cũng như các sản phẩm di động điện tử mới hơn như xe đạp điện và xe tay ga điện tử.
Các công cụ điện cũng có thể chạy bằng pin lithium-ion và chúng phổ biến trong các ngành thương mại khác nhau, cũng như thiết bị cắm trại và làm vườn.
Xe điện, chẳng hạn như Teslas, sử dụng pin lithium-ion - cũng như hệ thống Powerwall của cùng công ty đó lưu trữ năng lượng thu được từ các tấm pin mặt trời trên mái nhà hoặc lưới điện.
Ở quy mô lớn hơn nhiều, pin lithium-ion lớn nhất ở Úc đã được kích hoạt vào năm 2021 tại Ga đầu cuối Moorabool ngay bên ngoài Geelong. Được biết đến với cái tên Victorian Big Battery, pin 300 megawatt có thể lưu trữ đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho hơn một triệu ngôi nhà trong 30 phút.
Tất cả các loại pin đều có thể nguy hiểm và có thể gây rủi ro về an toàn. Sự khác biệt với pin lithium-ion có sẵn trên thị trường hiện nay là chúng thường chứa dung dịch điện phân lỏng với muối lithium hòa tan vào dung môi, như ethylene carbonate, để tạo ra các ion lithium.
Chính sự hiện diện của các ion lithium này mang lại hiệu suất pin vượt trội, cho phép pin lưu trữ một lượng lớn năng lượng trong một khu vực tương đối nhỏ, đó là lý do tại sao những loại pin này rất hữu ích và phổ biến.
Tuy nhiên, chất điện phân lỏng có chứa các ion liti này rất dễ bay hơi và dễ cháy, tạo ra nguy cơ cháy nổ nghiêm trọng, đặc biệt là khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Thêm vào đó, cách pin lithium-ion tạo ra năng lượng cũng tạo ra nhiệt như một sản phẩm phụ.
Trong trường hợp pin bị hỏng không kiểm soát được, tất cả năng lượng và nhiệt đó làm tăng rủi ro nguy hiểm về mặt nhiên liệu cho đám cháy tiềm ẩn. Nhiệt từ các lỗi pin lithium-ion có thể lên tới 400 độ C chỉ trong vài giây, với nhiệt độ cháy cao nhất cao hơn mức này.
Thật không may, đám cháy pin lithium-ion cũng không dễ khống chế và tự duy trì, đó là lý do tại sao chúng được coi là dễ bay hơi hơn các loại pin khác.
Quá nhiệt là một trong những nguyên nhân chính gây ra lỗi pin lithium-ion, mặc dù hư hỏng vật lý đối với pin cũng có thể dẫn đến các vấn đề.
Nhiệt độ quá cao — ví dụ như do sử dụng bộ sạc bị lỗi và sạc pin quá mức hoặc do đoản mạch — có thể làm hỏng tế bào pin bên trong và khiến pin bị hỏng.
Vấn đề chính với pin lithium-ion quá nóng là một hiện tượng được gọi là sự thoát nhiệt.
Trong quá trình này, nhiệt độ quá cao thúc đẩy phản ứng hóa học làm cho pin hoạt động, do đó tạo ra nhiều nhiệt hơn và nhiều phản ứng hóa học hơn bao giờ hết trong một vòng xoáy thảm khốc.
Thiệt hại vật lý đối với các tế bào pin lithium-ion có thể cho phép chất điện phân bên trong bị rò rỉ, đây là một nguy cơ nguy hiểm tiềm ẩn khác.
Hiện tượng thoát nhiệt có nghĩa là đám cháy pin lithium-ion cực kỳ khó dập tắt.
Bình chữa cháy gốc nước sẽ làm mát pin để giúp ngăn chặn sự lây lan của đám cháy nhưng sẽ không dập tắt đám cháy trên pin cho đến khi năng lượng của nó bị tiêu tan.
Bình chữa cháy gel lithium-ion đặc biệt có tồn tại nhưng chưa được phổ biến rộng rãi cho tất cả các ứng dụng pin lithium-ion. Và ngay cả khi đám cháy pin lithium-ion dường như đã được dập tắt, nó có thể bùng phát hàng giờ — hoặc đôi khi thậm chí vài ngày — sau đó.
Pin Lithium-ion cũng có thể giải phóng khí độc hại cao khi chúng bị hỏng và nhiệt độ quá cao cũng có thể khiến chúng phát nổ.
Việc sử dụng và bảo quản pin lithium-ion đúng cách là vô cùng quan trọng.
Pin không được tiếp xúc với nhiệt độ bên ngoài cao, ví dụ như để dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp trong thời gian dài.
Sạc quá mức là một vấn đề cơ bản khác vì điều này có thể tạo ra nhiệt quá mức bên trong tế bào pin.
Do đó, điều quan trọng là luôn sử dụng bộ sạc thương hiệu có uy tín, thay vì phiên bản chung giá rẻ có thể có sẵn trực tuyến.
Bộ sạc chất lượng tốt, được thiết kế dành riêng cho pin bạn đang sử dụng, kiểm soát lượng điện tích đi vào tế bào và sẽ tắt khi được sạc đầy để đảm bảo hệ thống không quá nóng.
Hãy hết sức cảnh giác nếu pin lithium-ion chịu bất kỳ thiệt hại vật lý nào, chẳng hạn như bị rơi hoặc đâm bởi một vật thể, vì điều này có thể dẫn đến rò rỉ và các vấn đề tiềm ẩn.
Trong môi trường công nghiệp, việc lưu trữ pin an toàn có thể rất quan trọng để trong trường hợp hỏng hóc không mong muốn, đám cháy có thể dễ dàng được khống chế và kiểm soát hơn và không lan rộng — điều này có thể nhanh chóng gây ra hậu quả thảm khốc.
Không nên mua pin lithium-ion cũ hoặc trực tuyến từ các nhà cung cấp không xác định và có khả năng không được kiểm soát.
Các loại pin sạc khác tồn tại và được sử dụng rộng rãi — chẳng hạn như niken-cadmium và thậm chí cả axit-chì có từ thế kỷ 19.
Tuy nhiên, pin lithium-ion hữu ích hơn và do đó phổ biến hơn nhiều vì chúng kết hợp sạc nhanh, giữ sạc lâu và mật độ năng lượng cao, cho tuổi thọ pin cao hơn trong một gói nhỏ hơn.
Có khả năng nghiên cứu trong tương lai sẽ tạo ra một loại pin khác có cùng đặc tính và ít nguy hiểm hơn so với công nghệ lithium-ion hiện có — chẳng hạn như pin điện phân thể rắn hiện đang rất đắt để sản xuất.
Bộ pin Lithium-ion có hệ thống quản lý pin (BMS) được thiết kế để bảo vệ các tế bào pin và ngăn ngừa sự cố xảy ra.
BMS theo dõi dữ liệu bao gồm nhiệt độ, điện áp tế bào, dòng điện tế bào và sạc tế bào để giúp đảm bảo rằng mỗi bộ phận của pin hoạt động chính xác và an toàn. Các điều khoản làm mát cũng có thể được liên kết với BMS để giảm nhiệt độ bộ pin nếu nó quá nóng.
Tuy nhiên, điều quan trọng là bất kỳ hệ thống quản lý pin nào cũng phải được giám sát để đảm bảo nó hoạt động chính xác, vì sự cố của BMS có thể gián tiếp dẫn đến hỏng hóc của chính pin lithium-ion. Ngoài ra, nhiều ứng dụng lithium-ion nhỏ hơn không có BMS vì nó không hiệu quả về chi phí để làm như vậy.
Giáo dục và đào tạo bổ sung, đặc biệt là cho người giao dịch, cũng có thể giúp nâng cao kiến thức và hiểu biết về sự nguy hiểm của pin lithium-ion và giúp giảm thiểu rủi ro và loại bỏ nguy hiểm càng nhiều càng tốt.
Nghiên cứu và phát triển bổ sung cũng sẽ giải quyết một số câu hỏi cơ bản liên quan đến an toàn pin lithium-ion, mặc dù điều này có thể tốn kém và mất thời gian.
