Pin của xe điện có nguy cơ bị hỏng nhanh chóng, và đôi khi còn có thể bắt lửa mà không có cảnh báo trước. Theo thông tin từ truyền thông nước ngoài, Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia của Mỹ đang nỗ lực xác định sớm các sự cố như vậy để cung cấp đủ thời gian cảnh báo cho hành khách trên xe. Mặc dù xe điện đã được trang bị các hệ thống có khả năng phát hiện các vấn đề về hiệu suất của pin lithium-ion, những hệ thống này không chú trọng đến những vấn đề an toàn cấp bách.
Hệ thống chẩn đoán lỗi pin đang được thử nghiệm (Nguồn ảnh: Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia)
Alex Bates, thành viên của nhóm nghiên cứu an toàn pin tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia cho biết: “Đặc tính của việc pin bắt lửa tùy thuộc vào các chế độ hỏng hóc khác nhau. Một số pin tự bắt lửa có thể kéo dài vài giờ, trong khi những pin khác có thể bùng phát thành hỏa hoạn đột ngột. Khi pin bắt đầu tăng nhiệt độ một cách không kiểm soát, cuối cùng sẽ dẫn đến hỏa hoạn.”
Hiện tại, các phương pháp đo lường trong hệ thống quản lý pin chỉ bao gồm dữ liệu về nhiệt độ và điện áp, thuộc về các chỉ số muộn màng liên quan đến sự cố an toàn của pin. Điều này có nghĩa là hệ thống chỉ phát cảnh báo khi pin gần đạt đến điểm nóng cháy hoặc đã bắt lửa, và lúc này thì đã quá muộn.
Loraine Torres-Castro, trưởng nhóm nghiên cứu an toàn pin tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia cho biết: “Chúng tôi tập trung vào việc kéo dài thời gian cảnh báo, với mục tiêu để hệ thống chẩn đoán có thể cảnh báo sớm, đảm bảo có đủ thời gian để dừng xe an toàn và hành khách có thể thoát khỏi xe an toàn. Bên cạnh đó, mục tiêu cuối cùng là tích hợp hệ thống cảnh báo này vào bảng điều khiển của ô tô.”
Để đạt được mục tiêu trên, Torres-Castro cùng nhóm của mình đang thử nghiệm pin đơn lẻ và cụm pin tại Phòng thí nghiệm Thử nghiệm Lạm dụng Pin (Battery Abuse Testing Laboratory, BATLab) bằng cách sử dụng các phương pháp chẩn đoán thương mại hiện có. Cô cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi là thực hiện thử nghiệm đánh giá cho các giải pháp thương mại nhằm đối phó với các loại hư hỏng khác nhau mà có phản ứng khác nhau và cần chẩn đoán tùy chỉnh. Phương pháp đồng nhất không áp dụng cho tất cả các loại lỗi, chúng tôi đang tìm kiếm các công cụ chuyên dụng có thể cung cấp cảnh báo sớm cho các điều kiện lỗi cụ thể, đặc điểm hóa học của pin và công nghệ pin.”
Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia có vị thế độc đáo trong nghiên cứu này, không chỉ nhờ vào BATLab mà còn vì nhóm nghiên cứu của họ sở hữu kiến thức chuyên sâu trong các lĩnh vực khoa học vật liệu, điện hóa, kỹ thuật, và đặc biệt là hiểu rõ cách mà pin bị hỏng và nguyên nhân gây ra sự cố.
Đầu năm 2024, Tạp chí Hiệp hội Hóa học Mỹ (Journal of the Electrochemical Society) đã công bố một bài báo về nghiên cứu này từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia, thu hút sự quan tâm rộng rãi. Bates chia sẻ: “Đây là một nghiên cứu rất quan trọng, ngành công nghiệp thể hiện sự quan tâm mạnh mẽ tới lĩnh vực này. Hơn nữa, lĩnh vực này vẫn chưa được khám phá đầy đủ. Bài báo đã thúc đẩy nhiều cuộc thảo luận về chủ đề, đặc biệt là đưa vấn đề an toàn pin trong xe điện ra ánh sáng.” Ngoài ra, bài báo còn nhấn mạnh các công nghệ được sử dụng để phát hiện dấu hiệu hỏng hóc, không chỉ giới hạn ở pin xe điện. Torres-Castro giải thích: “Chúng tôi đang hợp tác với một cơ quan Hàn Quốc để đánh giá tiềm năng của công nghệ này đối với hệ thống lưu trữ điện lưới, điều chúng tôi đang thảo luận là các ứng dụng pin quy mô lớn.”
Công việc tiếp theo
Torres-Castro và Bates đều cho rằng vẫn còn nhiều nghiên cứu cần thực hiện trong lĩnh vực phát hiện sự cố pin xe điện. “Bước tiếp theo là hiểu sâu hơn về những hạn chế của công nghệ hiện tại, và áp dụng các thuật toán học máy vào tập dữ liệu. Chúng tôi cũng cần khám phá các phương pháp phân tích tín hiệu khác nhằm đảm bảo quá trình phát hiện không chỉ nhanh chóng mà còn chính xác, đồng thời tránh báo động giả.”
Một lĩnh vực khác cần quan tâm là nâng cao công nghệ cảm biến, để không chỉ phát cảnh báo mà còn kích hoạt các biện pháp giảm thiểu. Ví dụ, khi nhận được cảnh báo, hệ thống có thể kích hoạt hệ thống quản lý nhiệt của pin để bắt đầu làm mát pin. Bước tiếp theo, Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia sẽ tháo rời cụm pin của xe điện trong phòng thí nghiệm và tiến hành thử nghiệm quy mô khác nhau để đánh giá hiệu quả và giới hạn của các công cụ chẩn đoán đang có trên thị trường.
