Trong thời đại công nghệ hiện đại, pin lithium-ion đã trở thành một yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày. Với khả năng lưu trữ năng lượng cao, trọng lượng nhẹ và tuổi thọ dài, pin lithium-ion đã đem lại một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp pin và thay thế nhiều công nghệ pin truyền thống. Tuy nhiên, dưới lớp vỏ bảo vệ, cần nhận thức về một số rủi ro tiềm ẩn mà người dùng cần biết và chú ý để đảm bảo an toàn cho bản thân và môi trường.
Pin lithium-ion là gì?
Pin lưu trữ lithium, hay còn được gọi là pin Li-ion, là một loại pin có khả năng sạc lại và lưu trữ năng lượng điện như các loại pin thông thường khác. Trong quá trình sạc, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm và ngược lại trong quá trình sử dụng. Pin lithium-ion được sử dụng để lưu trữ năng lượng từ các tấm pin năng lượng mặt trời, sau đó được chuyển đổi thông qua biến tần (inverter) để cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ.
Sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động, laptop, ô tô điện,…. với tuổi thọ cao, tính an toàn và khả năng sạc nhanh. Ngoài ra, pin lithium-ion cũng được ưa chuộng trong các dự án điện mặt trời có tính năng lưu trữ năng lượng.
Pin lưu trữ lithium-ion đang được coi là một nguồn tài nguyên quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh tăng cường nhu cầu và giá trị thị trường. Các quốc gia hàng đầu như Mỹ và Trung Quốc đang đua nhau khai thác và sản xuất lithium để sử dụng trong pin. Trong thế giới đang đối mặt với nguy cơ thiếu hụt năng lượng, các nguồn tài nguyên dự trữ như lithium trở thành ưu tiên hàng đầu.
Tầm quan trọng của Pin Lithium-ion
Pin lithium trong hệ thống năng lượng mặt trời là rất quan trọng. Pin này có khả năng lưu trữ năng lượng và dự trữ điện, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí điện hoặc cung cấp nguồn điện ổn định trong các khu vực miền núi, hải đảo hoặc nơi có nguồn điện không ổn định.
Việc sử dụng pin lưu trữ lithium trong hệ thống điện mặt trời cũng đảm bảo nguồn điện liên tục và an toàn. Pin này không sử dụng nhiên liệu hóa thạch, giúp giảm tiếng ồn và không gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, pin lithium cũng không tạo ra tiếng ồn và không chứa chất độc hại, mang lại sự an toàn và bảo vệ cho môi trường.
Cấu tạo pin lithium
Cấu tạo 3 phần của pin lithium
Cấu tạo của Pin Lithium gồm ba bộ phận chính:
-
Điện cực dương (Cathode): Được làm từ Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2). Khi dòng điện chạy qua cực dương, các nguyên tử Lithium sẽ tách ra khỏi cấu trúc và hình thành ion Li+.
-
Điện cực âm (Negative): Còn được gọi là cực âm, được làm từ than chì (graphene). Chức năng của cực âm là giữ các ion Li+ từ cực dương và ngăn chúng di chuyển qua.
-
Dung dịch điện ly (Electrolyte): Còn được gọi là dung dịch điện phân. Dung dịch điện ly có tác dụng dẫn các ion Li+ di chuyển từ cực dương qua cực âm của pin.
Nguy cơ cháy Pin Lithium-ion
Tất cả các loại pin đều mang trong mình nguy cơ tiềm ẩn và có thể gây nguy hiểm nếu không được lưu trữ, bảo dưỡng và sử dụng đúng theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Việc không tuân thủ quy định sử dụng pin có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của pin. Đối với pin lithium-ion, những nguy cơ sau có thể xảy ra:
- Pin có thể cháy và nổ nếu bị hư hỏng, va đập mạnh hoặc tiếp xúc với nước.
- Quá nhiệt: Khi pin bị quá nhiệt, các thành phần bên trong pin có thể phân hủy và tạo ra lượng nhiệt lớn, gây cháy hoặc nổ. Quá nhiệt có thể xảy ra do sạc pin không đúng cách, sử dụng bộ sạc không phù hợp hoặc để pin trong môi trường có nhiệt độ cao.
- Khi pin bị hư hỏng hoặc vỡ, các chất hóa học có thể rò rỉ ra môi trường, gây ô nhiễm và có thể gây hại cho con người và động vật.
- Có những sự cố về an toàn hàng không khi pin lithium-ion bị cháy nổ trong hành lý xách tay và hàng hóa vận chuyển trên máy bay. Do đó, các hãng hàng không đã áp dụng quy định giới hạn vận chuyển pin lithium-ion trên máy bay nhằm đảm bảo an toàn cho hành khách và phi hành đoàn.
Cơ chế và đặc tính cháy của Pin Lithium-ion
Nguyên lý hoạt động của pin dựa trên sự chuyển dịch hạt điện tích giữa hai điện cực. Khi pin được sử dụng (xả điện), điện tích âm sẽ được cung cấp cho thiết bị để tạo ra dòng điện. Khi pin hoàn toàn xả, chỉ còn lại điện tích dương và không thể cung cấp năng lượng cho thiết bị.
Khi pin được sạc, điện tích âm bị thiếu hụt trong quá trình sử dụng sẽ được cung cấp lại. Khi lượng ion này đạt đến mức bão hòa, pin được coi là đã sạc đầy và sẵn sàng cho lần xả tiếp theo. Quá trình này lặp đi lặp lại. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, pin có thể bị chai và tuổi thọ cũng như chất lượng sạc đầy sẽ giảm đi.
Những ưu điểm pin lithium ion
- Điện áp cao: Pin lithium có điện áp cao hơn so với các loại pin thông thường, thường từ 3,7V – 3,8V.
-
Năng lượng lớn hơn: Năng lượng thực tế của pin lithium có thể đạt đến mức 555Wh/kg, cao hơn 3-4 lần so với các loại pin khác.
-
Vòng đời dài: Pin lithium có khả năng sạc xả hơn 500 lần, thậm chí lên đến 1000 lần. Một số loại còn có thể đạt tới 2000 lần. Điều này đặc biệt hữu ích cho các thiết bị yêu cầu dòng xả nhỏ.
-
An toàn sử dụng: Pin lithium không gây ô nhiễm hoặc chứa các chất độc hại đối với môi trường, khác với ắc quy axit chì hiện nay.
-
Sạc nhanh: Một trong những ưu điểm lớn nhất của pin lithium là khả năng sạc nhanh. Trong 30 phút, pin có thể được sạc đến 80% dung lượng.
-
Mức nhiệt độ làm việc phù hợp: Pin lithium có mức nhiệt độ làm việc từ -25 độ C đến 45 độ C. Đối với các thế hệ mới, mức nhiệt độ này có thể mở rộng từ -40 độ C đến 70 độ C.
So sánh pin lithium ion và ắc quy
Pin Lithium:
- Độ bền: Khoảng 4-5 năm.
- Mật độ xả năng lượng sạc xả: 20 Wh/kg, chịu được dòng xả lớn dạng xung (trong thời gian ngắn) và chịu tải cao.
- Thời gian sạc: Nhanh, từ 3 – 4 tiếng, thậm chí vài phút. Không có vấn đề với việc sử dụng hết pin (xả) và không làm hỏng pin sau một thời gian sử dụng.
- Khối lượng: Nhẹ, khoảng 3-4 kg.
- Khả năng chống nước: Có.
- Bảo hành: Tùy thuộc vào nhà sản xuất, thường có thời gian bảo hành lâu hơn.
- Khả năng chống cháy nổ: Cao.
- Ảnh hưởng đến môi trường: Ít, vì pin Lithium được cấu tạo từ các cell rắn lithium không chứa chì hoặc axit.
Ắc quy:
- Độ bền: Khoảng 1 năm.
- Mật độ xả năng lượng sạc xả: 32 Wh/kg, chỉ chịu được dòng xả nhỏ và khả năng chịu tải kém.
- Thời gian sạc: Chậm, từ 6 – 8 tiếng. Nếu bị xả quá 50% mà không được sạc đầy, ắc quy có thể bị hỏng sau 1-2 tháng sử dụng.
- Khối lượng: Khá nặng, từ 12-15 kg.
- Khả năng chống nước: Không.
- Bảo hành: Tùy thuộc vào nhà sản xuất, thường có thời gian bảo hành ngắn hơn.
- Khả năng chống cháy nổ: Thấp.
- Ảnh hưởng đến môi trường: Nhiều, vì ắc quy được cấu tạo từ chì và axit.
Các loại pin Lithium ion giá rẻ được sử dụng phổ biến hiện nay
Pin lưu trữ lithium ion trong hệ thống điện mặt trời mang lại nhiều lợi ích tiết kiệm năng lượng cho các công trình, phân xưởng, nhà máy và nhiều ứng dụng khác. Tuy nhiên, chỉ sử dụng ánh sáng ban ngày để tạo điện không đạt hiệu quả cao, đặc biệt là trong những nơi có nhu cầu sử dụng điện lớn vào ban đêm. Bổ sung pin lưu trữ ion lithium giúp đảm bảo an toàn về điện cho tòa nhà và giảm hóa đơn tiền điện. Dưới đây là một số mẫu pin lưu trữ lithium ion đang được ưa chuộng, được Chondungnhat giới thiệu.
Pin lưu trữ GoodWe
Pin lưu trữ GoodWe là một sản phẩm có hiệu suất cao của thương hiệu nổi tiếng về biến tần năng lượng mặt trời. Kết hợp với biến tần cùng thương hiệu, chúng tạo thành một bộ đôi đáng tin cậy. Pin và biến tần của GoodWe sử dụng công nghệ cực (+) từ hợp kim Sắt Phosphat, mang lại tuổi thọ cao, độ bền và an toàn tốt cho điều kiện tại Việt Nam. Đây là một sự lựa chọn phổ biến được hàng triệu công trình tin dùng.
Pin lưu trữ Growatt
Pin lưu trữ Growatt là một mẫu pin lithium ion chất lượng cao của thương hiệu Growatt, nổi tiếng với biến tần năng lượng mặt trời. Pin này có thiết kế đẹp, dễ dàng kết nối và được quản lý thông qua phần mềm của công ty. Điều này giúp người dùng sử dụng dễ dàng và tối ưu hóa thời lượng pin.
Pin lưu trữ UFO là một thương hiệu chuyên về pin lưu trữ lithium ion cho các dự án năng lượng mặt trời. Pin Li-ion của UFO được ưa chuộng vì giá cả phải chăng và khả năng tương thích với nhiều biến tần. Đây là một lựa chọn ngày càng phổ biến.
Pin lưu trữ Generac PWRcell
Hệ thống pin lưu trữ Generac PWRcell cung cấp lưu trữ 9 kWh từ ba mô-đun pin Lithium Ion với công suất 3.0 kWh. Hệ thống này bao gồm một biến tần và một tủ lưu trữ pin. Generac PWRcell tương thích với tấm pin mặt trời từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, cho phép linh hoạt và tùy chọn mở rộng dung lượng lưu trữ từ 3 kWh đến 36 kWh. Bảo hành có giới hạn trong 10 năm và hệ thống có thể được quản lý và giám sát thông qua ứng dụng điện thoại.
Những vấn đề an toàn cần những lưu ý cần thiết trong quá trình sử dụng Pin lithium ion đã được đề cập. Hiểu và tuân thủ những nguyên tắc này không chỉ đảm bảo an toàn cho bạn và môi trường, mà còn tăng tuổi thọ và hiệu suất sử dụng của pin. Hãy luôn đặt an toàn lên hàng đầu khi sử dụng pin lithium-ion để tận hưởng những lợi ích mà công nghệ này mang lại.
