Cách mồi pin？

Khám phá những gì pin cần để hoạt động và duy trì tuổi thọ lâu dài.

Theo nhiều cách, pin hoạt động giống như một con người. Nó cảm nhận được lòng tốt được trao và mang lại sự chăm sóc nhất định. Như thể cục pin có tình cảm và đáp lại lòng nhân từ được ban tặng. Nhưng có những trường hợp ngoại lệ, như bất kỳ bậc cha mẹ nào đang nuôi dạy một gia đình sẽ biết; và sự hào phóng được trao có thể không phải lúc nào cũng mang lại lợi nhuận như mong đợi.

Để trở thành một người trông coi tốt, bạn phải hiểu những nhu cầu cơ bản của pin, một môn học không được dạy ở trường. Phần này hướng dẫn những việc cần làm khi pin mới, cách cho nó ăn “thức ăn” phù hợp và những việc cần làm khi đặt hộp pin sang một bên trong một thời gian. Chương 7 cũng xem xét các hạn chế khi mang theo pin đi máy bay và cách vứt bỏ chúng khi hết thời gian sử dụng.

Giống như tuổi thọ của một người không thể dự đoán được khi sinh, chúng ta cũng không thể đánh dấu ngày tháng trên pin. Một số gói sống rất lâu trong khi những gói khác chết trẻ. Sạc không đúng cách, tải xả khắc nghiệt và tiếp xúc với nhiệt là những kẻ thù tồi tệ nhất của pin. Mặc dù có nhiều cách để bảo vệ pin, nhưng tình huống lý tưởng không phải lúc nào cũng đạt được. Chương này thảo luận về cách tận dụng tối đa pin của chúng tôi.

Mồi pin mới

Không phải tất cả các loại pin sạc đều cung cấp dung lượng định mức khi mới và chúng yêu cầu định dạng. Mặc dù điều này áp dụng cho hầu hết các hệ thống pin, nhưng các nhà sản xuất pin lithium-ion không đồng ý. Họ nói rằng Li-ion đã sẵn sàng khi mới ra đời và không cần mồi. Mặc dù điều này có thể đúng, nhưng người dùng đã báo cáo một số mức tăng dung lượng bằng cách quay vòng sau một thời gian dài lưu trữ.

“Sự khác biệt giữa định dạng và mồi là gì?” mọi người hỏi. Cả hai dung lượng địa chỉ không được tối ưu hóa và có thể được cải thiện bằng cách đạp xe. định dạng hoàn thành quá trình chế tạo diễn ra tự nhiên trong quá trình sử dụng khi pin đang được quay vòng. Một ví dụ điển hình là pin dựa trên chì và niken sẽ cải thiện khi sử dụng cho đến khi được định dạng đầy đủ. Mặt khác, mồi , là một chu kỳ điều hòa được áp dụng như một dịch vụ để cải thiện hiệu suất của pin trong quá trình sử dụng hoặc sau khi lưu trữ kéo dài. Sơn lót chủ yếu liên quan đến pin dựa trên niken.

axit chì

Quá trình định dạng pin axit chì diễn ra bằng cách nạp điện, sau đó là xả và nạp lại. Điều này được thực hiện tại nhà máy và được hoàn thành tại hiện trường như là một phần của việc sử dụng thường xuyên. Các chuyên gia khuyên không nên làm căng pin mới bằng cách cho nó xả ở mức nặng lúc đầu mà hãy dần dần cho nó ở mức xả vừa phải, giống như một vận động viên tập tạ hoặc chạy đường dài. Tuy nhiên, điều này có thể không thực hiện được với ắc quy khởi động trên xe và các mục đích sử dụng khác. Axit chì thường đạt công suất tối đa tiềm năng sau 50 đến 100 chu kỳ. Hình 1 minh họa tuổi thọ của axit chì.

Hình 1: Tuổi thọ của axit chì Pin axit chì mới có thể không được định dạng đầy đủ và chỉ đạt được hiệu suất đầy đủ sau 50 chu kỳ trở lên. Định dạng xảy ra trong quá trình sử dụng; không nên đạp xe có chủ ý vì điều này sẽ làm hao pin một cách không cần thiết.

Pin chu kỳ sâu ở mức khoảng 85 phần trăm khi mới và sẽ tăng lên 100 phần trăm hoặc gần hết công suất khi được định dạng đầy đủ. Có một số ngoại lệ thấp tới 65 phần trăm khi được thử nghiệm bằng máy phân tích pin. Câu hỏi được đặt ra là “Liệu những người có thành tích thấp này có phục hồi và đứng vững trước những người anh em mạnh mẽ hơn của họ khi bị định dạng không?” Một chuyên gia dày dạn kinh nghiệm về pin cho biết “những viên pin này sẽ cải thiện phần nào nhưng chúng là những viên pin đầu tiên bị hỏng.”

Chức năng của ắc quy khởi động là cung cấp dòng tải cao để quay động cơ và thuộc tính này có ngay từ đầu mà không cần định dạng và khởi động. Trước sự ngạc nhiên của nhiều người lái xe, dung lượng của ắc quy khởi động có thể giảm xuống 30% mà động cơ vẫn quay; tuy nhiên, việc giảm thêm có thể khiến người lái xe bị mắc kẹt vào một buổi sáng. Xem thêm BU-901: Cách đo công suất.

dựa trên niken

Các nhà sản xuất khuyên nên sạc nhỏ giọt pin niken trong 16–24 giờ khi còn mới và sau một thời gian dài cất giữ. Điều này cho phép các tế bào điều chỉnh lẫn nhau và đưa chúng về mức điện tích bằng nhau. Sạc chậm cũng giúp phân phối lại chất điện phân để loại bỏ các điểm khô trên dải phân cách có thể phát triển do lực hấp dẫn.

Pin niken không phải lúc nào cũng được định dạng đầy đủ khi xuất xưởng. Áp dụng một số chu kỳ sạc/xả thông qua sử dụng bình thường hoặc với bộ phân tích pin sẽ hoàn tất quá trình định dạng. Số chu kỳ cần thiết để đạt được công suất tối đa khác nhau giữa các nhà sản xuất tế bào. Các tế bào chất lượng hoạt động theo thông số kỹ thuật sau 5–7 chu kỳ, trong khi các giải pháp thay thế chi phí thấp hơn có thể cần 50 chu kỳ trở lên để đạt mức dung lượng chấp nhận được.

Thiếu định dạng gây ra sự cố khi người dùng mong đợi pin mới hoạt động hết công suất khi xuất xưởng. Các tổ chức sử dụng pin cho các ứng dụng quan trọng nên xác minh hiệu suất thông qua chu kỳ xả/sạc như một phần của kiểm soát chất lượng. Chương trình “chính” của máy phân tích pin tự động (Cadex) áp dụng nhiều chu kỳ cần thiết để đạt được công suất tối đa.

Đi xe đạp cũng khôi phục dung lượng bị mất khi pin dựa trên niken đã được cất giữ trong vài tháng. Thời gian lưu trữ, trạng thái sạc và nhiệt độ mà pin được lưu trữ sẽ quyết định khả năng phục hồi dễ dàng. Lưu trữ càng lâu và nhiệt độ càng ấm thì càng cần nhiều chu kỳ để lấy lại toàn bộ công suất. Máy phân tích pin trợ giúp trong các chức năng mồi và đảm bảo rằng đã đạt được công suất mong muốn.

Liti-ion

Một số người sử dụng pin nhấn mạnh rằng một lớp thụ động phát triển trên cực âm của pin lithium-ion sau khi lưu trữ. Còn được biết là màng bảo vệ bề mặt (IPF), lớp này được cho là hạn chế dòng ion, làm tăng điện trở trong và trong trường hợp xấu nhất, dẫn đến lớp mạ lithium. Việc sạc và chu kỳ hiệu quả hơn được biết là làm tan lớp này và một số người dùng pin cho biết họ đã tăng thêm thời gian chạy sau chu kỳ thứ hai hoặc thứ ba trên điện thoại thông minh, mặc dù chỉ một lượng nhỏ.

Các nhà khoa học không hiểu đầy đủ bản chất của lớp này và một số tài nguyên được xuất bản về chủ đề này chỉ suy đoán rằng việc khôi phục hiệu suất bằng chu kỳ có liên quan đến việc loại bỏ lớp thụ động. Một số nhà khoa học hoàn toàn phủ nhận sự tồn tại của IPF, nói rằng ý tưởng này mang tính suy đoán cao và không phù hợp với các nghiên cứu hiện có. Dù kết quả của quá trình thụ động hóa Li-ion có thể như thế nào, thì không có sự tương đồng với hiệu ứng "bộ nhớ" với pin NiCd yêu cầu chu kỳ định kỳ để tránh mất dung lượng. Các triệu chứng có thể giống nhau nhưng cơ chế hoạt động thì khác. Cũng không thể so sánh hiệu quả với quá trình sunfat hóa pin axit chì.

Một lớp nổi tiếng tích tụ trên cực dương là chất điện phân rắn giao diện chất điện phân rắn (SEI) . SEI là chất cách điện nhưng có đủ độ dẫn ion để cho phép pin hoạt động bình thường. Trong khi lớp SEI làm giảm dung lượng, nó cũng bảo vệ pin. Nếu không có SEI, Li-ion có thể không có được tuổi thọ như hiện tại. (Xem BU-307: Chất điện phân hoạt động như thế nào?)

Lớp SEI phát triển như một phần của quá trình hình thành và các nhà sản xuất hết sức cẩn thận để thực hiện điều này đúng cách, vì một công việc theo đợt có thể gây ra tổn thất công suất vĩnh viễn và tăng điện trở bên trong. Quá trình này bao gồm một số chu kỳ, điện tích thả nổi ở nhiệt độ cao và thời gian nghỉ có thể mất nhiều tuần để hoàn thành. Giai đoạn hình thành này cũng cung cấp khả năng kiểm soát chất lượng và hỗ trợ khớp tế bào, cũng như quan sát hiện tượng tự phóng điện bằng cách đo điện áp tế bào sau khi nghỉ. Khả năng tự phóng điện cao gợi ý tạp chất là một phần của lỗi sản xuất tiềm ẩn.

oxy hóa chất điện phân (EO) cũng xảy ra trên cực âm. Điều này gây ra tổn thất công suất vĩnh viễn và tăng sức đề kháng bên trong. Không có biện pháp khắc phục nào để loại bỏ lớp này sau khi đã hình thành nhưng các chất phụ gia điện phân làm giảm tác động. Giữ Li-ion ở điện áp trên 4,10V/cell trong khi ở nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy quá trình oxy hóa chất điện phân. Quan sát hiện trường cho thấy rằng sự kết hợp giữa nhiệt và điện áp cao có thể gây căng thẳng cho Li-ion hơn là chu kỳ khắc nghiệt.

Lithium-ion là một hệ thống rất sạch, không cần sơn lót bổ sung sau khi xuất xưởng, cũng như không yêu cầu mức độ bảo dưỡng như pin niken. Định dạng bổ sung tạo ra một chút khác biệt vì dung lượng tối đa có sẵn ngay từ đầu, (ngoại lệ có thể là dung lượng tăng nhỏ sau một thời gian dài lưu trữ). Xả hết không cải thiện dung lượng khi pin đã hết — dung lượng thấp báo hiệu hết tuổi thọ. Việc xả/sạc có thể hiệu chỉnh pin “thông minh” nhưng điều này không cải thiện được nhiều cho pin hóa học. (Xem BU-601:Hoạt động bên trong của pin thông minh.) Các hướng dẫn khuyến nghị sạc Li-ion mới trong 8 giờ được coi là "trường học cũ", phần còn lại từ thời pin niken cũ.

Lithium không thể sạc lại

Pin lithium sơ cấp, chẳng hạn như lithium-thionyl clorua (LTC), được hưởng lợi từ việc thụ động hóa trong lưu trữ. Thụ động hóa là một lớp mỏng hình thành như một phần của phản ứng giữa chất điện phân, cực dương lithium và cực âm dựa trên carbon. (Lưu ý rằng cực dương của pin lithium sơ cấp là lithium và cực âm là than chì, ngược lại với Li-ion.)

Nếu không có lớp này, hầu hết các loại pin lithium không thể hoạt động vì lithium sẽ gây ra hiện tượng tự phóng điện nhanh chóng và làm pin xuống cấp nhanh chóng. Các nhà khoa học về pin thậm chí còn nói rằng pin sẽ phát nổ nếu không có sự hình thành các lớp lithium clorua và lớp thụ động chịu trách nhiệm cho sự tồn tại của pin và khả năng lưu trữ trong 10 năm.

Nhiệt độ và trạng thái điện tích thúc đẩy sự tích tụ của lớp thụ động. Một LTC được sạc đầy sẽ khó khử thụ động hơn sau một thời gian dài lưu trữ so với LTC được giữ ở mức sạc thấp. Mặc dù LTC nên được bảo quản ở nhiệt độ mát mẻ, nhưng quá trình khử thụ động hoạt động tốt hơn khi ở nhiệt độ ấm vì tính dẫn nhiệt và tính di động của các ion tăng lên giúp ích cho quá trình này.

Lớp thụ động gây ra độ trễ điện áp khi lần đầu tiên đặt tải vào pin và Hình 2 minh họa sự sụt giảm và phục hồi với pin bị ảnh hưởng bởi các mức thụ động khác nhau. Pin A thể hiện sự sụt giảm điện áp tối thiểu trong khi Pin C cần thời gian để phục hồi.

Hình 2: Hành vi điện áp khi đặt tải vào pin thụ động.
Pin A bị thụ động nhẹ, B mất nhiều thời gian hơn để khôi phục và C bị ảnh hưởng nhiều nhất.
^{Thời báo EE lịch sự}


LTC trong các thiết bị có dòng điện rất thấp, chẳng hạn như cảm biến thu phí đường bộ hoặc đồng hồ đo, có thể phát triển lớp thụ động có thể dẫn đến trục trặc và nhiệt thúc đẩy sự phát triển đó. Điều này thường có thể được giải quyết bằng cách thêm một tụ điện lớn song song với pin. Pin đã phát triển điện trở trong cao vẫn có khả năng sạc tụ điện để thỉnh thoảng cung cấp các xung cao; thời gian chờ ở giữa được dành để sạc lại tụ điện.

Để hỗ trợ ngăn chặn quá trình sunfat hóa trong quá trình bảo quản, một số pin lithium được vận chuyển với điện trở 36kΩ để đóng vai trò tải ký sinh. Dòng điện xả thấp ổn định ngăn không cho lớp phát triển quá dày, nhưng điều này sẽ làm giảm thời gian lưu trữ. Sau 2 năm lưu trữ với điện trở 36kΩ, pin được cho là vẫn còn 90% dung lượng. Một biện pháp khắc phục khác là gắn một thiết bị áp dụng các xung xả định kỳ trong quá trình bảo quản.

Không phải tất cả các pin lithium sơ cấp đều phục hồi khi được lắp vào thiết bị và khi có tải. Dòng điện có thể quá thấp để đảo ngược quá trình thụ động hóa. Cũng có thể thiết bị từ chối pin thụ động là ở trạng thái sạc thấp hoặc bị lỗi. Nhiều loại pin này có thể được chuẩn bị bằng máy phân tích pin (Cadex) bằng cách áp dụng tải có kiểm soát. Sau đó, máy phân tích sẽ xác minh chức năng phù hợp trước khi gắn pin vào thực địa.

Dòng xả cần thiết để khử thụ động là tỷ lệ C từ 1C đến 3C (gấp 1 đến 3 lần công suất định mức). Điện áp di động phải phục hồi về 3,2V khi áp dụng tải; thời gian phục vụ thường là 20 giây. Quá trình này có thể được lặp lại nhưng không quá 5 phút. Với tải 1C, điện áp của một ô hoạt động chính xác phải ở trên 3,0V. Giảm xuống dưới 2,7V có nghĩa là hết tuổi thọ. (Xem BU-106: Pin Chính)

Các loại pin lithium-metal này có hàm lượng lithium cao và phải tuân theo các yêu cầu vận chuyển nghiêm ngặt hơn so với Li-ion cùng loại Ah. (Xem BU-704A: Vận chuyển Pin Lithium bằng đường hàng không) Do năng lượng riêng cao nên phải đặc biệt cẩn thận khi xử lý các pin này.

Tập đoàn JUNLEE là một nhà máy năng lượng tích hợp đầy đủ năng lượng, chuyên cung cấp Bộ lưu điện liên tục (UPS), Ắc quy axit-chì, Bộ ắc quy, Ắc quy xe điện, Ắc quy lưu trữ năng lượng, Nhà máy lưu trữ năng lượng, ắc quy Power pack Gel, Biến tần PV và Hệ thống năng lượng mặt trời.

Năng lực sản xuất đạt 200000 KVAH mỗi tháng. Sản phẩm áp dụng cho Xe điện, di động điện, hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và gió, UPS, điện dự phòng, viễn thông, thiết bị y tế và chiếu sáng.

JUNLEE thành lập "Trung tâm nghiên cứu năng lượng" với nhiều sản phẩm Công nghệ cao hơn. Hơn 100 kỹ sư đã cung cấp các giải pháp một cửa kịp thời và hiệu quả.
Sứ mệnh của họ là phấn đấu mang lại nguồn năng lượng xanh cho thế giới.
Để tìm hiểu thêm về pin Li-ion, vui lòng tham khảo https://www.junleepower.com/