EnglishCách lựa chọn cell pin để đóng khối lithium-ion
Việc lựa chọn cell pin lithium phù hợp là bước quan trọng trong việc thiết kế hệ thống pin hiệu quả và đáng tin cậy cho dự án của bạn. Với nhiều lựa chọn có sẵn, điều cần thiết là phải đánh giá cẩn thận các yếu tố kỹ thuật khác nhau để đảm bảo hiệu suất, độ an toàn và tuổi thọ tối ưu. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ phân tích các cân nhắc chính khi lựa chọn cell pin lithium, cung cấp hướng dẫn rõ ràng và các ví dụ thực tế để giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt.
Lựa chọn hóa chất pin phù hợp.
Mỗi loại hóa chất pin được thiết kế cho từng ứng dụng đặc thù, do mỗi loại pin có đường cong sạc xả khác nhau, biểu hiện khác nhau trong thực tế và độ an toàn khác nhau.
- Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2): cell phone, laptop, camera.
- Lithium Iron Phosphate (LiFePO4): pin công nghiệp, EV.
- Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC): Pin tiêu dùng, máy công cụ cầm tay, EV.
- Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA): EV, hệ thống lưu trữ.
Ví dụ: Nếu bạn cần tốc độ xả cao, thì pin LiFePO4 là lựa chọn phù hợp do có độ ổn định nhiệt tuyệt vời và cấu hình an toàn mạnh mẽ.
Dung lượng và Năng lượng riêng
Dung lượng: Đây là khả năng mà pin có thể chứa năng lượng, được tính bằng đơn vị Ah hoặc mAh. Bạn cần xác định con số này dựa trên thời gian chạy mong muốn và yêu cầu về năng lượng khối pin cần.
Năng lượng riêng: là đơn vị biểu hiện lượng năng lượng pin chứa được trên một đơn vị trọng lượng hoặc khối. Pin có năng lượng riêng cao thường rất nhỏ gọn và mạnh mẽ, chúng thường khá đắt đỏ.
Ví dụ: Nếu cần thiết kế khối pin tối ưu thời gian hoạt động, kích cỡ khối pin không bị giới hạn, bạn có thể cân nhắc loại cell pin với dung lượng cao, năng lượng riêng trung bình, ví dụ như cell NCR18650GA, hoặc loai pin sắt.
Hình 1: Biểu đồ năng lượng riêng của các loại pin khác nhau
Điện áp: cần phải phù hợp với yêu cầu của khối pin
Li-ion cell có nhiều loại điện thế khác nhau như 3.2V, 3.6V, or 3.7V tùy loại hóa chất. Dựa vào nhu cầu của khối pin cần đóng, bạn tính toán sao cho phù hợp.
Mắc nối tiếp: tăng điện áp.
Măc song song: tăng dung lượng
Ví dụ: cần khối pin 12V, bạn phải sử dụng 04 cell loại 3.7V mắc nối tiếp để đạt được điện áp toàn khối như mong muốn.
Nếu cần khối 48V, bạn sử dụng 15 cell loại 3.2 mắc nối tiếp.
Xem thêm: Mắc song song và mắc nối tiếp pin lithium-ion
Hệ số xả liên tục và xả xung
Hệ số xả liên tục là dòng điện mà một pin có thể cung cấp liên tục. Khi lựa chọn cell pin cần đảm bảo pin có khả năng cấp điện liên tục trong ngưỡng cho phép mà không phải hi sinh tuổi thọ.
Ví dụ: Đối với các dự án liên quan đến các thiết bị tiêu thụ nhiều điện năng cần dòng điện lớn, hãy chọn các pin có khả năng xả xung mạnh, như INR18650-30Q.
Số vòng sạc xả (cycle count) và tuổi thọ
Số vòng sạc xả là số lần sạc – xả mà một pin có thể trải qua trước khi dung lượng giảm sâu. Nếu bạn cần thiết kế khối pin dùng thường xuyên, và vòng đời dài, hãy sử dụng cell có số đếm vòng sạc xả cao.
Ví dụ: khi cần pin sạc xả thường xuyên, hãy sử dụng LG MH1 hoặc samsung 35E, đều là những cell từ nhà cung cấp hàng đầu với vòng đời dài.
H2: Cell pin 18650 LG MH1 với vòng đời 1000 chu kỳ sạc xả.
Các mối quan ngại về môi trường làm việc.
Hiệu suất pin lithium có thể thay đổi đáng kể theo sự thay đổi nhiệt độ. Nhiệt độ cao có thể đẩy nhanh quá trình tự xả, trong khi nhiệt độ thấp có thể làm giảm dung lượng khả dụng. Nếu pin cần hoạt động trong kiện khắc nghiệt, hãy cân nhắc các cell được thiết kế cho hiệu suất nhiệt độ cao hoặc thấp và cân nhắc các giải pháp quản lý nhiệt độ như hệ thống làm mát thụ động hoặc chủ động.
Các mạch an toàn được tích hợp trong pin và tính pháp lý của pin.
Khi lựa chọn cell pin, bạn nên cân nhắc tới yếu tố an toàn đầu tiên. Các cell cần được làm bằng vật liệu tốt, và có đủ các biện pháp bảo vệ tích hợp trong cell
- Bảo vệ quá sạc/ quá xả
- Bảo vệ chống chập mạch
- Quản lý nhiệt
Ngoài ra, các cell cần tuân thủ và có đủ giấy tờ lưu hành trên thị trường như UL1642 or IEC62133 sẽ giảm thiểu khả năng cháy nổ.
Ví dụ: các nhà cung cấp top đầu như LG, Samsung, Panasonic, Sony… thường bán cell đắt hơn vì datasheet của họ phản ảnh thực tế hàng, người dùng có nhiều phản ánh tích cực về chất lượng, các dịch vụ hậu mãi kỹ thuật cho khách hàng cũng vô cùng quan trọng.
Kích cỡ và hình dáng khối pin
Khối pin sau thiết kế cần phù hợp với kích thước yêu cầu bao gồm hình dáng, trọng lượng, thông số các chiều.
Ví dụ: nên sử dụng các cell phổ dụng trên thị trường như 18650 hoặc 21700, vốn đã dùng lâu đời và có độ ổn định về hình dáng, thường nên là sự lựa chọn tối ưu.
Kết luận
Việc cân nhắc sử dụng cell pin chất lượng cao là bước đầu tiên tối quan trọng để đảm bảo hệ thống pin của bạn hoạt động đáng tin cậy theo yêu cầu. Sự phù hợp về điện áp, dung lượng, hóa chất, khả năng xả liên tục, năng lượng riêng, hình dáng kích cỡ, các biện pháp an toàn tích hợp trong pin, vòng đời khả dụng, danh tiếng nhà cung cấp, giấy tờ pháp lý … cần phải được tính toán khi thiết kế pin.
