EnglishPhục hồi dung lượng pin li-ion sau lưu trữ bằng sạc xả
Phạm vi bài viết:
Bài viết nhằm giải quyết hai hiện tượng của pin li-ion như sau:
- Hiện tượng pin lithium ion mới tăng dung lượng sau vài lần sạc xả ban đầu
- Hiện tượng pin lithium ion phục hồi được một phần dung lượng bằng sạc xả sau quá trình lưu trữ.
Một số định nghĩa bạn cần biết
Cycling là gì?
Cycling là quá trình sạc và xả pin sạc (rechargable battery)
“Cycling làm tăng dung lượng pin lithium-ion trong những chu kỳ sạc xả đầu tiên”. Đây là một chủ đề còn nhiều tranh cãi (nhà sản xuất cell pin đều cho rằng li-ion ngay khi ra lò đã đạt trạng thái đỉnh về dung lượng), và cũng chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về hiện tượng này.
Tuy nhiên, thực tế người dùng đôi khi nhận thấy chất lượng pin lithium ion dùng được lâu hơn một chút sau một vài lần sạc xả. Vậy nguyên nhân thực tế do đâu?
Priming pin là gì?
Bạn có thể thấy nhiều loại pin như pin axit chì hoặc pin gốc niken mới mua về có dung lượng thấp hơn danh định, sau một thời gian có sự cải thiện dần theo hướng tốt hơn. Đó là do hiện tượng “fomat” – “hiệu chỉnh pin” diễn ra một cách tự nhiên sau nhiều lần sử dụng (cycling).
Đối với 2 loại pin này, sau một thời gian sử dụng, người ta cũng khuyến nghị bảo dưỡng định kỳ, cụ thể là sạc no xả cạn với dòng điện nhỏ để cải thiện dung lượng, thuật ngữ tiếng anh là “priming”.
Priming và formatting đều giống nhau ở chỗ sử dụng việc sạc no xả cạn (cycling) nhiều lần lặp lại nhằm kích hoạt những phần dung lượng chưa được sử dụng hiệu quả trong pin. Tuy nhiên, formatting chủ yếu đề cập tới việc pin mới sau khi xuất xưởng từ từ đạt được dung lượng tối đa sau một thời gian sử dụng. Còn priming là dịch vụ định kỳ trong quá trình sử dụng hoặc sau thời gian lưu trữ dài nhằm kích hoạt lại dung lượng bị mất trong pin. Priming là dịch vụ chủ yếu giành cho pin gốc niken.
Pin lithium ion có cần priming không? Pin lithium ion có cần sạc đầy xả cạn định kỳ không?
Lithium-ion là một hệ thống không cần priming, người sản xuất pin này thường khoe khoang rằng pin đạt dung lượng tối đa ngay sau khi xuất xưởng. Ngoài ra, việc mất dung lượng là vĩnh viễn khi pin già đi trong quá trình làm việc, và không có “priming” thần kỳ nào làm đảo ngược được quá trình này.
Ngoại lệ duy nhất là sau lưu trữ lâu ngày, pin có thể phục hồi được một chút dung lượng nhỏ sau khi ép xả cạn với dòng điện nhỏ (priming)
Nguyên nhân pin li-ion tăng dung lượng sau vài chu kỳ sạc xả
Giới khoa học còn nhiều tranh cãi về chủ đề này, có nhiều hướng lý giải như sau.
- Sau thời gian lưu trữ, trên cathode của pin li-ion có một lớp màng thụ động tên là interfacial protective film (IPF), lớp này ngăn cản dòng chuyển dời ion, gây tăng nội trở và tệ nhất là gây ra hiện tượng mạ lithium. Việc sạc xả phần nào làm giảm lớp này, vì vậy dẫn tới việc người dùng thấy pin tăng dung lượng.
- Hiện tượng pin lithium ion tăng dung lượng sau những chu kỳ cycling đầu tiên được giới khoa học giải thích là việc sạc xả với chu kỳ xả sâu gây nên phản ứng cấp độ phân tử trên anode than chì. Độ sâu xả càng cao làm tăng khoảng cách giữa các lớp graphite (từ tiếng anh chuyên môn là d-space), do đó có nhiều ion lithium có thể chen vào giữa hơn, làm tăng dung lượng. Cụ thể, dung lượng tăng tới 1% khi Độ sâu xả DOD 100% ở 45 độ C.
Độ sâu xả DOD = 100% làm tăng dung lượng cell pin li-ion tới 1% ở 45 độ C.
Anode than chì với D-space nở rộng do xả
Nguồn: NMC/graphite lithium-ion tăng dung lượng qua quá trình sạc xả – ScienceDirect
Như vậy, bạn có thể giải thích được tại sao khi mang cell pin mới về, trước khi đóng khối người ta xả cạn rồi lại sạc đầy rồi chứ?
Lý do là các cell này thường trải qua quá trình lưu kho trước khi được đem bán. Ngoài những mục tiêu khác như tính toán dung lượng, đo lường và phân loại cell pin, việc thực hiện cycling cũng giúp pin phục hồi phần dung lượng khả dụng. Xem thêm: Tại sao các hãng pin xả – sạc cell mới trước khi đóng khối.
Sau khi đóng khối, các khối li-ion tới tay người dùng đúng là sẵn sàng hoạt động với công suất tốt nhất.
Nhiều hướng dẫn của các hãng pin lớn như SAFT, hãng cũng khuyến nghị dịch vụ cân bằng cell pin định kỳ cho các khối pin lithium-ion nhiều hơn một cell của hãng. Cân bằng pin bao gồm ép xả với dòng điện nhỏ giúp cell phục hồi được phần dung lượng sẵn có, đặc biệt hữu ích nếu cell đã trải qua lưu trữ dài.
FAQ:
Pin lithium ion có thể tăng dung lượng không?
Câu trả lời là không. Sau một thời gian xuất xưởng, pin sẽ già đi và mất dần dung lượng theo thời gian. Việc tăng dung lượng pin như nhiều người vẫn khoe khoang hiện vẫn là một điều chưa thực tế. Xem thêm: Tại sao pin mất dung lượng. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu pin mới xuất xưởng, việc xả cạn rồi sạc đầy một cách có chủ đích với độ sâu xả DOD lớn , nhiệt độ ấm có kiểm soát có thể làm pin tăng dung lượng pin.
Pin lithium -ion có thể phục hồi lại dung lượng không?
Câu trả lời là hầu như không thể, ngoài một số trường hợp hi hữu như sau một thời gian lưu trữ dài ngày, người ta có thể hồi phục một phần dung lượng pin bằng cách ép xả với dòng điện nhỏ (hay còn gọi là cân bằng pin). Phần dung lượng đã bị mất do pin xuống cấp tự nhiên hoặc do tác động ngoại cảnh gần như không hồi phục.
