Pin Lithium-ion đã được DAKIA đề cập đến ở bài viết trước: Các Vấn Đề Cần Lưu Ý Khi Sạc Pin Lithium-ion Có Thể Bạn Chưa Biết – Phần 1. Bạn đọc hãy cùng phân tích từng phần một để nắm rõ được những chú ý này nhé.

Tiếp nối những kiến thức đã cung cấp trong bài viết trước, DAKIA TECH hôm nay sẽ tiếp tục đi sâu vào việc phân tích quy trình sạc và các vấn đề cần lưu ý khi sạc Pin Lithium-ion.

1. Vấn đề cân bằng cell (cell balancing) Pin Lithium-ion

Mỗi Cell Pin Lithium-ion thường có điện áp hở mạch khoảng 3,5V (danh định). Trong các hệ thống như xe điện, để cấp điện cho động cơ truyền lực chính và các thiết bị điện khác trong xe, các cell thường được mắc song song nối tiếp cho đến khi đạt được điện áp DC-Bus khoảng 200VDC trở lên.

Những nguyên nhân như thông số các cell do nhà sản xuất cung cấp có sai số nhất định; trong quá trình hoạt động, nhiệt độ ảnh hưởng lên mỗi cell cũng không đều nhau hay ảnh hưởng của tuổi thọ khiến tính chất của các cell không đồng đều. Có cell có điện áp cao hơn một chút, có cell có điện áp thấp hơn một chút so với các cell khác, hay nói cách khác, các cell không cân bằng với nhau.

Trong quá trình sạc Pin Lithium-ion, cell có điện áp cao hơn sẽ đầy trước trong khi một số cell còn lại chưa đầy.

Nếu vẫn tiếp tục sạc Pin Lithium-ion, cell đó sẽ bị overcharge khiến nhiệt độ và áp suất tăng cao (như đã phân tích ở trên) làm giảm tuổi thọ của cả Pin thậm chí phá hỏng cell đó.
Ngược lại, trong quá trình xả, cell có điện áp thấp hơn sẽ chóng cạn hơn. Nếu vẫn tiếp tục xả sâu, cell đó sẽ bị over-discharge, làm giảm tuổi thọ Pin. Khi một cell bị hỏng, thông thường ta phải thay thế toàn bộ cả hệ thống Pin, bởi lẽ, nếu chỉ thay cell bị hỏng (có thể được trong một số trường hợp) thì cell mới đó vẫn có tính chất khác so với các cell còn lại, nghĩa là nguy cơ mất cân bằng (unbalance) vẫn có thể xảy ra.

Càng nhiều cell mắc nối tiếp, nguy cơ xảy ra mất cân bằng càng cao và độ tin cậy càng giảm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nếu hệ thống Pin được ghép nối bởi n cell, xác suất xảy ra mất cân bằng tăng lên gấp n lần so với chỉ 1 cell hoạt động độc lập.

Để hạn chế vấn đề này, có một số cách có thể xem xét. Trước tiên, người ta sẽ cố gắng chọn các cell có thông số tương đối đồng đều để ghép nối với nhau. Các cell sau đó sẽ được ghép nối song song nối tiếp với nhau thay vì chỉ ghép nối tiếp vì như vậy, dòng vòng chạy giữa các cell sẽ giúp cân bằng các cell với nhau (self-balacing). Sau đó, trong quá trình sử dụng, nhiệt độ phải được giám sát chặt chẽ để đảm bảo phân bố đều trên các cell.

Tuy vậy, để giải quyết triệt để việc mất cân bằng áp Pin Li-ion, trong các xe điện, hệ thống quản lý Pin (Battery Management System – BMS) cần giám sát chặt chẽ dung lượng của mỗi cell (State of Charge – SOC). Nếu phát hiện có sự mất cân bằng, hệ thống BMS cần thực hiện các biện pháp nhất định nhằm đưa các cell về trạng thái cân bằng với nhau. Có hai cách để thực hiện việc này là cân bằng chủ động và cân bằng thụ động.

Các Vấn Đề Cần Lưu Ý Khi Sạc Pin Lithium-ion Có Thể Bạn Chưa Biết - Phần 2 1 — ***Mạch cân bằng 36V gửi cho xe đạp điện.***

Phương pháp cân bằng chủ động sẽ chuyển bớt năng lượng từ các cell có dung lượng cao hơn vào các cell có dung lượng thấp hơn. Phương pháp này có ưu điểm giúp hệ thống cân bằng về áp và không có tổn hao do năng lượng được luân chuyển lẫn nhau giữa các cell. Tuy nhiên, thiết kế cho mỗi cell một nguồn sạc độc lập là không thực tế. Việc cân bằng áp được thực hiện tuần tự cho một hoặc một nhóm cell. Do đó, để sạc Pin Lithium-ion cho đầy thì cần thời gian khá lớn.

Phương pháp cân bằng thụ động đơn giản hơn phương pháp cân bằng chủ động nhưng gây ra tổn hao trên điện trở. Bộ sạc Pin Lithium-ion cần ngắt sạc ngay khi một cell nào đó đã đầy. Sau đó, cell đã đầy sẽ được xả qua điện trở cho đến khi bằng cell thấp hơn. Sau đó, bộ sạc Pin Lithium-ion được tiếp tục đóng điện trở lại và chu trình lại được lặp lại cho đến khi tất cả các cell đã đầy.

Như vậy, trong quá trình sạc Pin Lithium-ion, ngoài việc tuân thủ đúng quy trình sạc Pin Lithium-ion, bộ sạc Pin Lithium-ion cần phối hợp chặt chẽ với hệ thống BMS để thực hiện các kỹ thuật cell balancing nhằm điền đầy các cell, chống sự mất cân bằng giữa các cell, qua đó kéo dài tuổi thọ của cả bộ Pin.

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sạc Pin Lithium-ion

Như đã nói ở mục trên, hoạt động nạp xả của Pin phụ thuộc lớn vào nhiệt độ. Nói chung, tất cả các loại Pin Lithium-ion đều có thể hoạt động trong một dải nhiệt độ khá rộng.

Đối với Pin Lithium-ion, dải nhiệt độ này là từ 0 độ C – 45 độ C trong chế độ sạc và 0 độ C – 60 độ C trong chế độ xả.
Một số Pin dựa trên Lithium đời mới hơn như Lithium-Ferro – Phosphate (LiFePO4) hoặc Li-Polymer cho phép mở rộng vùng nhiệt độ làm việc hơn một chút.

Trong vùng này, tính chất của Pin hầu như ổn định, hiệu suất sử dụng năng lượng cao. Nhưng ngoài vùng nhiệt độ đó, ở những nhiệt độ rất thấp hoặc rất cao, hoạt động của Pin bị ảnh hưởng mạnh, các phản ứng hóa học bên trong Pin diễn ra chậm lại, đồng nghĩa với dòng điện do Pin sinh ra hoặc hấp thụ sẽ giảm đi so với khi hoạt động trong

Đối với Pin Lithium-ion nói chung, người ta đã chứng minh được rằng dải nhiệt độ từ 5 độ C – 45 độ C là dải nhiệt độ hoạt động tối ưu. Dưới 5 độ C dòng sạc cần phải được giảm xuống và khi nhiệt độ giảm xuống dưới 0 dộ C (nhiệt độ đóng băng) cần dừng ngay quá trình sạc Pin Lithium-ion.

Ngược lại, ở nhiệt độ cao hơn 45 độ C hoạt động của Pin trở nên mạnh mẽ hơn, nghĩa là có có thể phóng hoặc nạp dòng điện lớn hơn dòng danh định (C). Tuy nhiên, cả 2 trường hợp (nhiệt độ quá thấp cũng như nhiệt độ quá cao) đều làm tăng nội trở Pin, do đó, nếu vẫn cố gắng sạc Pin Lithium-ion thì sẽ làm giảm tuổi thọ Pin.

Vùng nhiệt độ an toàn. Bảng dưới đây mô tả vùng làm việc an toàn của một số loại Pin.

Loại Ắc quy	Nhiệt độ sạc	Nhiệt độ xả	Chú ý
Acid-chì	-20 độ C -> 50 độ C	-20 độ C -> 50 độ C	Sạc dòng 0.3C
NiCd, NiMH	0 độ C -> 45 độ C	-20 độ C -> 65 độ C	Sạc dòng 0.1C ở nhiệt độ -18 độ C -> 0 độ C Sạc dòng 0.3C ở nhiệt độ 0 độ C -> 5 độ C Sạc dòng 0.7C ở 45 độ C Sạc dòng 0.45C ở 60 độ C
Pin Lithium-ion	0 độ C -> 45 độ C	-20 độ C -> 60 độ C	Không được sạc Pin Lithium-ion ở nhiệt độ dưới 0 độ C Sạc với dòng lớn hơn khi ở nhiệt độ cao nhưng sẽ làm giảm tuổi thọ ắc quy

Vùng nhiệt độ làm việc của một số Ắc quy

3. Các yêu cầu khi sử dụng Pin Lithium-ion (Li-on)

Sau khi đã đọc hết thông tin từ bài viết cùng với những nhận xét trên thì ta thấy việc sử dụng Pin Lithium-ion không khó nhưng cũng phải biết những chú ý nhất định để việc sử dụng Pin có hiệu quả và tăng cao tuổi thọ của Pin hơn, ta cần lưu ý những điều sau:

Đầu tiên, người dùng cần tắt tất cả các thiết bị nuôi bởi Pin Lithium-ion cần sạc. Khi đó, hệ thống đo dòng, áp sạc sẽ cho kết quả chính xác, phản ánh đúng các thông số quá trình sạc.
Không nên sạc Pin Lithium-ion khi nhiệt độ môi trường quá thấp hoặc quá cao.
Dừng sạc Pin Lithium-ion ngay khi bộ nhiệt độ Pin tăng cao bất thường
Dừng sạc Pin Lithium-ion ngay khi dung lượng Pin Lithium-ion đạt khoảng 90 – 99%. Như vậy sẽ tốt cho Pin hơn là sạc đến 100% hoặc hơn. Thông thường, các bộ sạc Pin Lithium-ion có đèn báo dung lượng và tự cắt khi dung lượng đạt mức 90 – 99%. Nếu không, người dùng cần theo dõi để cắt sạc Pin Lithium-ion. Điều này sẽ làm tăng tuổi thọ Pin.
Trước khi lưu trữ Pin không sử dụng trong một thời gian dài, nên sạc Pin Lithium-ion trước cho nó đến khoảng 40-50% dung lượng để tránh hiện tượng over-discharge vì Pin bị self-discharge.
Không nên cố sạc Pin Lithium-ion có sức điện động dưới 2,7V/cell (đã bị over-discharge) bằng các bộ sạc thông thường (chỉ có chế độ ổn dòng và ổn áp) mà phải dùng các bộ sạc Pin Lithium-ion chuyên dụng (hỗ trợ đầy đủ cả 4 chế độ: Pre-charge, Activation, Constant Current, Constant Voltage).

4. Pin lithium-on dòng viễn thông Vision – hot nhất 2024

Pin Lithium-ion viễn thông thương hiệu Vision được nhiều người tin dùng nhất hiện nay. Vậy lý do là vì độ bền, hay giá rẻ, hay vì lý do gì khác? Dưới đây, DAKIA sẽ giải thích cho bạn lý do tại sao nhé!

Pin Lithium-ion cho hiệu suất sử dụng cao, chu kỳ xả sâu hơn 2000 lần. Tuổi thọ sử dụng lớn hơn 10 năm.
Tích hợp hệ thống giám sát toàn diện BMS: Cân bằng điện tích trên mỗi cell, bảo vệ các sự cố quá tải, đoản mạch, bảo vệ quá nhiệt đảm bảo sự hoạt động an toàn và hiệu quả nhất.
Có thể theo dõi giám sát hoạt động, dung lượng và nhiệt độ mỗi cell trên máy tính qua cổng giao tiếp qua RS485.
Thiết bị tinh tế với các đèn hiển thị cảnh báo, đèn Led hiển thị mức dung lượng hiện tại cũng như chế độ hoạt động của bình Pin ở bảng điều khiển.
Với 10h-15h để nạp đầy bình Pin chì- axit chỉ mất 3-5h để nạp đầy bình Pin Lithium-ion.
Có thể xả sâu đến 100% dung lượng thường xuyên mà ít ảnh hưởng tới tuổi thọ Pin.
Thiết kế gọn nhẹ, với vỏ được làm bằng hợp kim thép không gỉ chắc chắn, kích thước phù hợp với tiêu chuẩn tủ Rack Viễn thông, phù hợp cho việc di chuyển để ứng cứu thông tin ở trạm Viễn thông.
Sản phẩm Pin Lithium-ion của VISION thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử dụng. Đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế, các tiêu chuẩn an toàn và tiêu chuẩn kiểm tra của Châu Âu.
Thiết kế theo tiêu chuẩn Viễn thông: 48V/50Ah/100Ah phù hợp với kích thước tủ nguồn của BTS.

Dưới đây là thông số kỹ thuật của 3 loại Pin Lithium-ion Vision được nhiều người sử dụng nhất

Loại	Điện áp định danh (V)	Dung lượng định danh (Ah)	Năng lượng định danh (Wh)	Chiều dài (mm)	Chiều rộng (mm)	Chiều cao (mm)	Điện áp hoạt động (V)
V-LFP4840	48	40	2000	442	350	88	40 ~ 54.5
V-LFP4850	48	50	2400	440	440	134.5	40 ~ 54.5
V-LFP48100	48	100	4800	440	480	177	40 ~ 54.5