Buzz
Dù muốn hay không, việc pin giảm tuổi thọ sau thời gian dài sử dụng và hàng trăm lần sạc xả là điều không thể tránh khỏi.
Phần lớn tài xế xe điện đều có quan niệm chung: Ưu tiên sạc chậm khi có thể, vì sạc nhanh thường xuyên được cho là gây hại cho pin.
Với dòng xe thương mại cần sạc nhiều lần mỗi ngày, nhiều chủ xe băn khoăn: Liệu sạc nhanh có thực sự an toàn? Những tác động tiêu cực nào có thể xảy ra với pin?
Hiểu rõ cơ chế hoạt động của hệ thống sạc xe điện
Các dòng xe thương mại điện hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ pin lithium-ion (như lithium sắt phosphate hay lithium mangan oxit). Quá trình sạc/xả của loại pin này dựa trên nguyên lý trao đổi ion lithium giữa hai cực âm dương thông qua các phản ứng hóa học. Tương tự cơ chế hoạt động của pin smartphone, các ion lithium di chuyển qua chất điện phân giữa các điện cực để tích trữ hoặc giải phóng năng lượng.
Cơ chế này không khác nhiều so với pin lithium trong các thiết bị di động thông thường. Loại pin này có ưu điểm vượt trội về mật độ năng lượng, độ bền và khả năng vận hành ổn định. Đặc biệt, nhờ không xảy ra hiện tượng hòa tan hay lắng đọng kim loại lithium khi sạc/xả, pin lithium-ion được đánh giá là giải pháp an toàn hàng đầu.
Ảnh: Freepik
Xe điện hiện đại thường được trang bị hai phương thức sạc chính: sạc nhanh DC và sạc chậm AC. Điểm khác biệt cốt lõi nằm ở tốc độ di chuyển của các ion lithium từ cực dương trong quá trình nạp điện. Trong khi sạc chậm sử dụng dòng điện tiêu chuẩn, sạc nhanh có thể đạt công suất gấp nhiều lần nhờ dòng điện cao áp.
Về bản chất, sạc nhanh là phương pháp bơm một lượng lớn điện năng vào pin trong khoảng thời gian ngắn. Nhờ điện áp và cường độ dòng điện cao, thời gian sạc được rút ngắn đáng kể so với phương pháp truyền thống.
Liệu phương pháp sạc tốc độ cao có thực sự gây tổn hại đến pin?
Cần hiểu rằng cấu tạo pin xe điện về cơ bản tương đồng với pin thiết bị di động. Sau thời gian dài sử dụng với nhiều chu kỳ sạc-xả, hiện tượng suy giảm dung lượng pin là không thể tránh khỏi. Nguyên nhân chính xuất phát từ quá trình kết tinh tế bào trong cấu trúc pin lithium.
Trong quá trình nạp điện, do giới hạn về vật liệu, sự phân bố ion lithium không đồng đều khiến chúng có xu hướng bám lại trên bề mặt cực âm, hình thành lớp kim loại lithium. Sự tích tụ liên tục này dần tạo nên các cấu trúc tinh thể dạng nhánh (dendrites lithium).
Sự phát triển của các dendrites này làm mất ổn định bề mặt tiếp xúc giữa điện cực và chất điện phân, đồng thời phá hủy lớp màng SEI bảo vệ. Quá trình này không ngừng tiêu thụ chất điện phân và tạo ra lượng lithium kim loại không thể phục hồi (lithium chết), dẫn đến suy giảm dung lượng và tuổi thọ pin. Nguy hiểm hơn, chúng có thể đâm thủng lớp ngăn cách, gây đoản mạch nội bộ dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt nguy hiểm, thậm chí gây cháy nổ.
Ảnh: ABC News
Theo nghiên cứu từ tổ chức "Recurring Automatic" tại Mỹ sau khi theo dõi hàng nghìn xe Tesla, sạc nhanh và sạc chậm có ảnh hưởng tương đương đến độ bền của pin xe điện. Thực tế cho thấy phương pháp sạc tốc độ cao không gây tổn hại đáng kể hơn so với sạc thông thường.
Xét về góc độ kỹ thuật, sạc nhanh thực sự tạo ra những biến đổi vật lý trong pin như nhiệt độ cao và thay đổi cấu trúc. Tuy nhiên, lý do chúng không ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ pin nằm ở hệ thống quản lý pin thông minh được tích hợp trên xe.
Các chuyên gia khẳng định không tồn tại phương pháp sạc tối ưu cho mọi trường hợp. Yếu tố quyết định bao gồm: đặc điểm pin, điều kiện sử dụng, cơ sở hạ tầng sạc và quan điểm người dùng về độ bền lâu dài của pin.
Để tối ưu hóa tuổi thọ pin, người dùng cần tránh sạc quá lâu hoặc quá nhanh, hạn chế sạc trong môi trường nhiệt độ cực đoan hoặc thời tiết khắc nghiệt. Cách sạc lý tưởng nhất phải phù hợp với nhu cầu cá nhân và điều kiện thực tế sử dụng.
Cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành xe điện, công nghệ pin và hệ thống quản lý năng lượng ngày càng hoàn thiện. Chỉ cần tuân thủ quy trình sạc chuẩn và sử dụng thiết bị chất lượng, người dùng có thể hạn chế tối đa tác động tiêu cực của sạc nhanh lên pin xe.
