Tiến bộ công nghệ sẽ giảm thiểu các trường hợp cháy liên quan đến pin xe điện

Các công ty phát triển cả thành phần pin vật lý và phần mềm đang nỗ lực cải thiện an toàn. Vào tháng 12/2024, Qnovo, một công ty ở Mỹ đã công bố phần mềm mà họ cho biết có thể dự đoán các mối nguy hiểm với độ chính xác tới 98,7%, giúp người lái xe có thời gian phản ứng và ngăn ngừa hỏa hoạn. Những công ty khác đang dập tắt hỏa hoạn bằng cách đưa vào các biện pháp bảo vệ vật lý hoặc phát triển các loại hóa chất pin khác nhau.

Những nỗ lực này xuất phát từ mối lo ngại ngày càng tăng về cháy xe điện. Năm ngoái, một vụ cháy xe điện ở Incheon, Hàn Quốc, đã làm hư hại khoảng 140 chiếc ô tô và mất tám giờ để dập tắt. Mặc dù hỏa hoạn tương đối hiếm gặp, nhưng khả năng này đã thu hút sự chú ý của các nhà sản xuất và cơ quan quản lý.

Chắc chắn, xe điện ít có khả năng bắt lửa hơn xe động cơ đốt trong, nhưng hỏa hoạn do pin khó dập tắt hơn do thành phần hóa học của chúng. Theo phân tích dữ liệu của Ban An toàn Giao thông Quốc gia do công ty bảo hiểm AutoInsuranceEZ thực hiện, tỷ lệ cháy xe điện xảy ra khoảng 25 trên 100.000 xe được bán ra. Con số này so với 1.530 xe chạy bằng xăng.

Các giải pháp phần mềm giúp cải thiện độ an toàn của pin xe điện

Những công nghệ mới sẽ giúp giảm thiểu khả năng cháy nổ của pin xe điện.

Cơ chế an toàn phần mềm SentinelX của Qnovo nhằm mục đích giảm nguy cơ cháy nổ bằng cách theo dõi hiệu suất của pin theo thời gian thực.

Nadim Maluf, đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành của Qnovo cho biết: "Theo thời gian, pin sẽ tự nhiên bị suy giảm và mất dung lượng, nhưng trong một số điều kiện nhất định, quá trình lão hóa này có thể diễn ra nhanh hơn, khiến pin không đáp ứng được các thông số kỹ thuật bảo hành".

Bằng cách nhận biết các dấu hiệu bất thường, hệ thống quản lý pin có thể đánh dấu các cell để bảo dưỡng trước khi quá muộn.

SentinelX cũng có thể điều chỉnh hệ thống quản lý pin trong các chu kỳ sạc nhanh để tránh quá tải các cell cụ thể.

Theo một nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, sạc nhanh có thể là nguyên nhân gây ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt, dẫn đến cháy nổ. Tối ưu hóa luồng năng lượng trong chu kỳ có thể cho phép phần mềm tính đến những mối nguy hiểm như vậy.

Qnovo cho biết phần mềm của họ có thể cung cấp cho các nhà sản xuất thông tin về các cell pin hiện có và lịch sử hiệu suất của chúng.

Maluf cho biết "Chúng tôi thu thập dữ liệu mở rộng từ quá trình thử nghiệm pin trong phòng thí nghiệm và từ các phương tiện di chuyển trên đường". Những thông tin chi tiết này giúp xác minh hiệu suất pin, độ an toàn và các biện pháp quản lý cần thiết dễ dàng hơn. Công ty hy vọng sẽ triển khai phần mềm trên các xe điện thương mại trong năm nay.

Giám sát độ an toàn của pin xe điện

Hệ thống quản lý pin và phần mềm chẩn đoán của LG Energy Solution hoạt động để phát hiện các bất thường trước khi xảy ra hỏa hoạn.

Công ty cho biết tỷ lệ phát hiện chẩn đoán an toàn của họ là hơn 90%. Hệ thống của họ theo dõi các bất thường như đoản mạch không liên tục ở kết nối giữa cực dương và cực âm, dao động điện áp ngắn và các vấn đề dài hạn xảy ra trong khoảng từ 30 đến 70 ngày.

Những công ty khác đã tập trung vào các phương pháp tiếp cận vật lý đối với độ an toàn của pin xe điện. Nhà sản xuất keo dán Henkel tạo ra lớp phủ pin lithium ion chống cháy và chịu nhiệt để giảm thiểu thiệt hại do quá nhiệt. Lớp phủ vỏ pin chịu nhiệt nhằm mục đích ngăn nhiệt độ cao thoát ra ngoài để ngăn nhiệt thoát ra ngoài.

Oerlikon, một tập đoàn công nghệ Thụy Sĩ, đã phát triển một số sản phẩm phòng cháy. Một trong số đó là tấm chắn nhiệt composite có thể giảm nhiệt độ từ 1.000 độ C xuống dưới 400 độ để ngăn nhiệt thoát ra ngoài. Các giải pháp khác của công ty chuyển hướng khí nóng từ các cell để phân tán nhiệt hoặc tách các cell trong khi tính đến hiện tượng phồng lên trong quá trình sạc.

Các thành phần bảo vệ như vậy cũng phổ biến trong các thiết bị khác. Các thiết bị điện tử tiêu dùng sử dụng pin lithium ion nhưng ở quy mô nhỏ hơn so với bộ pin 1.000 pound dành cho xe điện. Cháy nổ cũng xảy ra ở các hệ số dạng nhỏ hơn này, vì vậy nhiều nhà sản xuất đang sử dụng lớp phủ chống cháy và tấm chắn nhiệt. Xe điện có thể được hưởng lợi từ các công nghệ tương tự ở quy mô lớn hơn.

Bên cạnh đó các loại pin khác nhau cũng cho thấy triển vọng. Theo nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, pin thể rắn có thể cải thiện đáng kể tính an toàn của xe điện vì chất điện phân rắn ít bị mất ổn định nhiệt và phản ứng hóa học dữ dội hơn. Toyota, Mercedes-Benz, Honda và các hãng khác đang nghiên cứu về hóa chất pin thể rắn.

Các vật liệu thay thế cũng đã được chú ý như một cách để cải thiện pin EV. GM đã bắt đầu chuyển sang than chì tổng hợp, có lượng khí thải carbon nhỏ hơn 90% so với các loại thay thế thông thường và giảm sự phụ thuộc của chuỗi cung ứng vào Trung Quốc.

Một số nghiên cứu về pin đã tìm cách chuyển từ hóa chất ion lithium sang các công thức khác mang lại sự cải thiện về mật độ năng lượng và độ an toàn. Các lựa chọn ion natri, lưu huỳnh lithium và kẽm carbon đều thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, mặc dù chưa có lựa chọn nào khả thi ở quy mô lớn.

Pin EV an toàn hơn có ý nghĩa kinh doanh

Pin EV ổn định hơn có thể mang lại lợi ích cho toàn bộ thị trường EV. Theo một nghiên cứu từ công ty dự báo công nghệ ABI Research, các công nghệ hệ thống quản lý pin tiên tiến có thể giúp các nhà sản xuất ô tô tiết kiệm 18 tỷ USD mỗi năm vào năm 2030. Những khoản tiết kiệm này xuất phát từ tuổi thọ pin dài hơn và ít hư hỏng hơn, dẫn đến chi phí sản xuất thấp hơn.

Quản lý pin tiên tiến và hiểu biết sâu sắc về hiệu suất dài hạn cũng có thể mở ra chuỗi cung ứng với chi phí thấp hơn.

Maluf cho biết: "Phần mềm pin thông minh hỗ trợ tìm nguồn cung ứng từ nhiều nhà cung cấp cho cùng một ứng dụng, mang lại cho các nhà sản xuất đòn bẩy cạnh tranh lớn hơn".

Những người khác tin rằng những cải tiến về an toàn pin sẽ mất thời gian để lan tỏa đến hầu hết người tiêu dùng.

“Đây là những thiết bị công nghệ cực kỳ đắt tiền”, Bruno Lucarelli, nhà sáng lập kiêm đối tác quản lý tại EV Safety Inc. nói. “Nếu không có một số đột phá về vật liệu mang tính đột phá, những chiếc EV đắt tiền hơn sẽ an toàn hơn”.

Những vấn đề tương tự cũng tác động đến quyết định của người tiêu dùng. Chi phí thay thế hoặc sửa chữa pin là một trong những rào cản hàng đầu đối với việc áp dụng EV, với 55% người mua tiềm năng tại Mỹ nêu ra mối quan tâm này trong một cuộc khảo sát của AAA. Một loại pin an toàn hơn sẽ có nghĩa là ít phải bảo trì và thay thế thường xuyên hơn.

Ngoài an toàn cháy nổ, pin vẫn là trọng tâm trong quá trình phát triển EV. Rủi ro cháy nổ là một trong số nhiều rào cản liên quan đến pin đối với quá trình điện khí hóa mà ngành công nghiệp đang cố gắng vượt qua. Thời gian sạc dài và phạm vi hoạt động ngắn vẫn là rào cản đối với nhiều người tiêu dùng. Theo ABI Research, chi phí cao cũng là vấn đề nổi bật và pin được cải tiến có thể giúp giảm chi phí này.

Nam Nguyễn