Tủ Môi Trường: Chìa Khóa Đảm Bảo An Toàn và Hiệu Suất Cho Pin & Ắc Quy

Từ chiếc điện thoại thông minh trong túi bạn, chiếc laptop mà bạn đang làm việc hàng ngày, cho đến cuộc cách mạng xe điện đang định hình lại tương lai giao thông, tất cả đều sử dụng chung một nguồn năng lượng đó chính là những pin và ắc quy bên trong chúng. Sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị dùng pin này mang lại những lợi ích không thể phủ nhận nhưng bên cạnh đó cũng có những thách thức không nhỏ. Pin nói chung và đặc biệt là dòng pin lithium-ion hiệu suất cao nói riêng lại vô cùng nhạy cảm với các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất..

Sự thay đổi của các yếu tố này có thể làm biến đổi hiệu suất của pin, rút ngắn tuổi thọ và tiềm ẩn những nguy cơ nghiêm trọng về cháy nổ. Vậy để có thể sản xuất ra các viên pin chuẩn, đảm bảo nhu cầu sử dụng, việc thử nghiệm trước khi sản xuất là vô cùng cần thiết. Để có thể làm được điều này, tủ môi trường một thiết bị chuyên dụng để tạo ra điều kiện khắc nghiệt cho việc kiểm tra pin luôn là một bước không thể thiếu trong mọi quy trình sản xuất pin

Bài viết này sẽ đi sâu vào những ứng dụng cốt lõi của tủ môi trường, giải mã lý do tại sao nó được xem là "chìa khóa vàng" trong ngành công nghiệp sản xuất pin và ắc quy.

Tủ môi trường là gì? Tại sao nó lại quan trọng trong thử nghiệm chất lượng pin

Tủ môi trường (hay còn gọi là tủ thử nghiệm môi trường) đây là thiết bị công nghệ cao cho phép bạn mô phỏng các thông số của môi trường một cách có chủ đích thông qua hệ thống lập trình của máy. Nó có thể mô phỏng nhiệt độ từ âm vài chục độ C cho đến nhiệt độ cực nóng đến vài trăm độ C một cách chính xác, ngoài ra tủ môi trường còn có thể tạo ra các điều kiện độ ẩm khác nhau từ bão hòa đến khô hanh, hay thậm chí là thay đổi áp suất đột ngột để thử nghiệm pin một cách chuyên sâu nhất   

Tại sao phải thử nghiệm pin bằng các thông số môi trường?

Bản chất của pin là một thiết bị điện hóa, và mọi phản ứng hóa học đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Các ảnh hưởng của pin khi hoạt động ở nhiệt độ thấp

• Giảm công suất và dung lượng: Nhiệt độ lạnh làm chậm sự di chuyển của các ion lithium bên trong pin, dẫn đến dung lượng lưu trữ năng lượng và khả năng cung cấp điện của pin bị giảm
• Tăng điện trở bên trong: Khi nhiệt độ giảm, điện trở bên trong của pin tăng lên, làm giảm hiệu suất tổng thể và tốn nhiều năng lượng hơn để hoạt động. 
• Làm chậm quá trình sạc: Các ion lithium di chuyển chậm hơn trong nhiệt độ lạnh, làm cho quá trình sạc diễn ra chậm hơn và kém hiệu quả. 
• Nguy cơ hư hỏng do mạ lithium: Khi pin được sạc ở nhiệt độ dưới mức đóng băng, các ion lithium không được hấp thụ hiệu quả vào cực dương than chì. Thay vào đó, chúng tạo thành một lớp mạ lithium trên bề mặt cực dương. Lớp mạ này có thể làm giảm dung lượng pin và thậm chí gây thủng bộ tách, dẫn đến đoản mạch và hỏng pin vĩnh viễn. 

Các ảnh hưởng của pin khi hoạt động ở nhiệt độ cao

• Lão hóa nhanh và giảm tuổi thọ: Nhiệt độ cao đẩy nhanh các phản ứng hóa học bên trong pin, làm cho các vật liệu điện cực và chất điện phân nhanh chóng bị xuống cấp, rút ngắn tuổi thọ của pin. 
• Giảm dung lượng pin: Quá trình lão hóa do nhiệt độ cao khiến pin mất dung lượng không thể phục hồi, dẫn đến việc thiết bị kém tin cậy hơn. 
• Tăng nguy cơ thoát nhiệt và cháy nổ: Nhiệt độ quá cao có thể gây ra phản ứng hóa học nguy hiểm gọi là thoát nhiệt, tạo ra một lượng nhiệt lớn và khí, làm tăng áp suất bên trong pin và có thể dẫn đến hiện tượng phồng rộp, rò rỉ hoặc thậm chí cháy nổ. 
• Giảm hiệu suất sạc: Khi nhiệt độ pin tăng cao, hệ thống quản lý pin (BMS) sẽ tự động giảm tốc độ sạc hoặc tạm dừng quá trình sạc để tránh tình trạng quá nhiệt và bảo vệ pin. 
• Giảm hiệu suất hoạt động: Mặc dù nhiệt độ cao có vẻ như làm tăng hiệu suất ở một mức độ nhất định, nhưng về lâu dài, nó lại gây hại cho pin và các linh kiện khác, có thể khiến thiết bị hoạt động chậm lại để bảo vệ. 

Các đặc tính của pin chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi yếu tố nhiệt độ. Do đó, việc thử nghiệm pin bằng tủ thử nghiệm nhiệt độ, độ ẩm môi trường là cần thiết giúp việc tích hợp thêm công nghệ vào pin giúp chúng hoạt động ổn định hơn trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau

Các ứng dụng của tủ môi trường trong thử nghiệm pin

Đây chính là phần quan trọng nhất, nơi tủ môi trường thể hiện vai trò không thể thay thế của mình. Các bài thử nghiệm được chia thành nhiều nhóm mục đích khác nhau.

1. Thử nghiệm hiệu suất pin

Như đã đề cập bên trên, hiệu suất của pin thay đổi khá nhiều phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm. Tủ môi trường giúp các kỹ sư trả lời câu hỏi về năng lực thực sự của pin trong các điều kiện vận hành khác nhau. Các bài kiểm tra này không nhằm phá hủy pin, mà để đo lường và đánh giá.

• Kiểm tra chu kỳ sạc-xả (Cycle Life Test): Đây là bài kiểm tra "tuổi thọ". Pin sẽ được sạc và xả liên tục hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần bên trong tủ môi trường được cài đặt ở một mức nhiệt độ cụ thể (ví dụ 45°C) để mô phỏng quá trình lão hóa trong thực tế. Kết quả sẽ cho biết sau bao nhiêu chu kỳ thì dung lượng của pin bắt đầu suy giảm đáng kể, từ đó xác định tuổi thọ sản phẩm.
• Kiểm tra dung lượng thực tế của pin ở các mức nhiệt độ: Một viên pin có thể hoạt động rất tốt ở nhiệt độ phòng (25°C), nhưng sẽ ra sao ở 0°C hay 60°C? Bằng cách đặt pin trong tủ thử nghiệm và cho nó hoạt động ở các dải nhiệt khác nhau, các kỹ sư có thể vẽ ra biểu đồ hiệu suất chính xác, cung cấp thông tin quan trọng cho cả nhà sản xuất và người dùng cuối.

2. Thử nghiệm độ an toàn của pin/ắc quy

Đây là ứng dụng quan trọng bậc nhất, đặc biệt với pin Lithium-ion. Tủ môi trường cung cấp một không gian an toàn, có kiểm soát để thực hiện các bài kiểm tra để tìm ra ngưỡng an toàn của sản phẩm.

• Thử nghiệm sốc nhiệt (Thermal Shock): Bài test này mô phỏng sự thay đổi nhiệt độ đột ngột. Pin sẽ được di chuyển qua lại giữa một buồng rất nóng (+85°C) và một buồng rất lạnh (-40°C) trong thời gian cực ngắn. Mục đích là để kiểm tra độ bền cơ học của vỏ pin, các mối hàn và linh kiện bên trong trước sự co giãn vì nhiệt, đảm bảo pin không bị nứt vỡ hay hỏng hóc trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
• Thử nghiệm lạm dụng nhiệt (Thermal Abuse): Trong bài test này, pin được đặt trong tủ và nhiệt độ được tăng dần một cách có kiểm soát cho đến khi pin gặp sự cố (phồng, rò rỉ, bốc khói hoặc cháy nổ). Thử nghiệm này giúp xác định chính xác ngưỡng nhiệt độ mà pin bắt đầu xảy ra những sự cố nguy hiểm, qua đó kiểm tra các cơ chế đảm bảo an toàn của pin có hoạt động hiệu quả hay không
• Thử nghiệm quá sạc ở nhiệt độ cao: sạc pin quá mức vốn đã là một điều kiện tiềm ẩn rủi ro nhưng việc thực hiện nó ở nhiệt độ cao (ví dụ như 55°C trở lên) còn mang lại rủi ro cao hơn. Tủ môi trường giúp bạn mô phỏng một kích bản rủi ro khi tạo môi trường sạc pin ở nhiệt độ cao. Qua bài test, bạn có thể biết được sức chịu đụng của cả viên pin và hệ thống quản lý pin đi kèm

3. Mô phỏng quá trình lưu trữ và vận chuyển pin

Trước khi được đưa vào sử dụng, pin thường được bảo quản lưu trữ và vận chuyển đến nhà máy lắp ráp bằng đường hộ, đường biển hoặc đường hàng không. Để đảm bảo việc vận chuyển được an toàn, pin cũng phải được thử nghiệm thông qua các bài kiểm tra khắc nghiệt trong tủ môi trường như nhiệt, ẩm, áp suất, rung sốc.. bên trong các loại tủ môi trường chuyên dụng

Một số tiêu chuẩn thử nghiệm pin, battery

Việc thử nghiệm pin không phải là một lựa chọn, mà là một yêu cầu bắt buộc. Để được phép lưu hành trên thị trường, đặc biệt là thị trường quốc tế, các sản phẩm pin phải tuân thủ những tiêu chuẩn an toàn vô cùng nghiêm ngặt. Tủ môi trường chính là công cụ không thể thiếu để thực hiện các bài kiểm tra theo những tiêu chuẩn này.

Một vài tiêu chuẩn quan trọng có thể kể đến:

• IEC 62133: Tiêu chuẩn an toàn quốc tế cơ bản cho pin sạc di động.
• UL 1642: Tiêu chuẩn an toàn của Mỹ dành cho pin Lithium.
• SAE J2464: Tiêu chuẩn thử nghiệm an toàn hệ thống pin trên xe điện.
• UN 38.3: Một bộ gồm 8 bài kiểm tra bắt buộc mà mọi loại pin Lithium phải vượt qua để được phép vận chuyển bằng đường hàng không.

Ngoài ra, đối với các thiết bị lưu trữ năng lượng như pin và ắc quy còn rất nhiều tiêu chuẩn kiểm tra khác của quốc gia và quốc tế như: TCVN 12241 (IEC 62660), QCVN 101:2020/BTTTT… bạn có thể tìm hiểu thêm tại các Website trực tiếp của chính phủ

Kết Luận

Qua những phân tích trên, có thể thấy tủ môi trường không đơn thuần là một thiết bị kiểm tra. Nó có thể được xem là một người "gác cổng" chất lượng, đóng vai trò trung tâm trong việc đảm bảo an toàn, tối ưu hóa hiệu suất và thúc đẩy sự đổi mới trong toàn bộ ngành công nghiệp pin.

Trong bối cảnh thế giới đang ngày càng phụ thuộc vào năng lượng từ pin, từ xe điện cho đến các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn, vai trò của việc thử nghiệm an toàn và hiệu suất sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn. Và ở đó, tủ môi trường sẽ luôn là một thiết bị thiết yếu, giúp biến những ý tưởng năng lượng đột phá trở thành các sản phẩm an toàn và đáng tin cậy trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Lidinco chuyên cung cấp các dòng tủ môi trường thử nghiệm pin

Lidinco với kinh nghiệm gần 15 năm trong việc phân phối các thiết bị thử nghiệm, kiểm tra cho các nhà máy, xưởng sản xuất, phòng thí nghiệm trên khắp cả nước. Chúng tôi hân hạnh mang đến cho bạn các dòng tủ thử nghiệm môi trường tốt nhất với chế độ hỗ trợ kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng và bảo hành tốt nhất

Nếu bạn đang cần tìm một chiếc tủ thử nghiệm nhiệt độ, độ ẩm cho việc kiểm tra pin - ắc quy. Liên hệ ngay cho Lidinco đội ngũ kỹ sư của Lidinco, với kinh nghiệm nhiều năm cung cấp tủ môi trường, chúng tôi chắc chắn sẽ hỗ trợ bạn với dịch vụ tốt nhất

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG

Trụ sở chính: 487 Cộng Hòa, Phường Tân Bình, TP. HCM
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Email: sales@lidinco.com

VP Bắc Ninh: 184 Bình Than, Phường Võ Cường, Bắc Ninh
Điện thoại: 0222 7300 180
Email: bn@lidinco.com

Hotline: 0906.988.447