Muốn pin xe điện bền hơn nên dùng sạc chậm hay sạc nhanh? Câu trả lời chính xác không phải ai cũng biết

Đối với những tài xế xe sử dụng xe điện, nhiều người có một thói quen chung: Nếu có thể sạc chậm thì hãy sử dụng, dùng sạc nhanh nhiều sẽ không tốt cho pin!

Đặc biệt đối với xe thương mại, chủ xe có thể cần sạc nhiều lần trong ngày. Lúc này, nhiều người sẽ đặt ra câu hỏi: Có nên sử dụng sạc nhanh không? Sạc nhanh có hại gì cho pin?

Nguyên lý sạc của xe điện

Nói một cách đơn giản, hầu hết các xe thương mại điện hiện nay đều sử dụng công nghệ pin lithium-ion (lithium sắt phosphate, lithium mangan oxit, v.v.). Quá trình sạc và xả pin lithium-ion là các phản ứng hóa học liên quan đến sự xen kẽ và xen kẽ các ion lithium giữa các điện cực dương và âm. Tương tự như pin trong điện thoại di động hàng ngày của chúng ta, các ion lithium di chuyển qua lại giữa các điện cực dương, điện cực âm và điện cực dương thông qua chất điện phân, giải phóng và lưu trữ năng lượng trong quá trình này.

Quá trình này tương tự như pin chúng ta sử dụng hàng ngày trong điện thoại di động. Pin lithium có mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài và hiệu suất tương đối ổn định. Đồng thời, vì pin lithium không bị hòa tan và lắng đọng kim loại lithium trong quá trình sạc và xả, nên chúng tương đối an toàn.

Hiện nay, xe điện có hai chế độ sạc chính: sạc nhanh và sạc chậm. Sự khác biệt nằm ở tốc độ di chuyển của ion lithium từ cực dương của cell pin trong quá trình sạc. Sạc chậm là sạc bằng dòng điện sạc tiêu chuẩn (thường là AC), trong khi sạc nhanh sử dụng dòng điện cao hơn từ vài đến hàng chục lần so với dòng điện sạc tiêu chuẩn (thường là DC).

Sạc nhanh là sạc một lượng điện lớn vào pin trong thời gian ngắn. Công suất sạc lớn, dòng điện và điện áp tương đối cao, do đó thời gian sạc ngắn hơn.

Sạc nhanh có thực sự làm hỏng pin không?

Trước hết, cần làm rõ rằng pin của xe điện thực chất cũng tương tự như pin điện thoại di động. Khi pin được sử dụng trong thời gian dài và trải qua nhiều chu kỳ sạc-xả, tuổi thọ của pin sẽ giảm tương ứng. Nguyên nhân không thể tránh khỏi là hiện tượng kết tinh tế bào trong pin lithium.

Trong quá trình sạc, do hạn chế về vật liệu, quá trình đưa lithium vào không đồng đều, và các ion lithium có thể lắng đọng trên bề mặt điện cực âm, tạo thành kim loại lithium. Sự lắng đọng liên tục của kim loại lithium này dẫn đến sự hình thành tinh thể tế bào (dendrites lithium).

Sự phát triển của tinh thể tế bào sẽ dẫn đến sự mất ổn định của giao diện điện cực và chất điện phân trong chu kỳ của pin lithium-ion, phá hủy lớp màng giao diện chất điện phân rắn (SEI) được tạo ra. Trong quá trình phát triển, tinh thể tế bào sẽ liên tục tiêu thụ chất điện phân và gây ra sự lắng đọng không thể đảo ngược của lithium kim loại, tạo thành “lithium chết”, dẫn đến giảm dung lượng pin và rút ngắn tuổi thọ pin. Nó thậm chí có thể xuyên thủng màng ngăn và gây đoản mạch bên trong pin lithium-ion, dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt pin và gây cháy nổ.

Nhìn chung, việc sử dụng sạc nhanh không gây hại nhiều hơn cho pin. Ngoài ra, một viện nghiên cứu của Hoa Kỳ có tên “Recurring Automatic” đã theo dõi và ghi lại việc sử dụng hàng chục nghìn xe Tesla, và cuối cùng xác minh rằng sạc nhanh và sạc chậm có tác động tương tự đến tuổi thọ pin.

Xét riêng về trạm sạc và pin, sạc nhanh chắc chắn sẽ gây ra những thay đổi vật lý trong quá trình sạc và xả pin, nhiệt độ cao và các vấn đề khác. Vậy tại sao lại kết luận rằng sạc nhanh và sạc chậm có tác động tương tự đến tuổi thọ pin? Nguyên nhân nằm ở hệ thống quản lý pin.

Các chuyên gia cho rằng, không có câu trả lời “tốt nhất” cho phương pháp sạc cụ thể, vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thói quen lái xe, loại pin, khả năng cung cấp dịch vụ sạc và quan điểm của bạn về tuổi thọ pin.

Để kéo dài tuổi thọ pin và đảm bảo an toàn, các chủ xe nên lưu ý thời gian sạc không nên quá dài hoặc quá ngắn, cố gắng không sạc trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc trời mưa… Phương pháp sạc tốt nhất cho xe điện thuần túy vẫn nên phụ thuộc vào nhu cầu cá nhân và điều kiện thực tế.

Với sự phát triển không ngừng của thị trường xe điện, công nghệ pin, công nghệ siêu nạp và công nghệ quản lý pin cũng được cải thiện. Chỉ cần sử dụng thiết bị sạc nhanh thông thường và phương pháp sạc đúng cách, chủ xe có thể giảm thiểu thiệt hại cho pin do sạc nhanh ở một mức độ nhất định.