Ngành công nghiệp xe điện đáng cố giảm nguy cơ cháy nổ pin như thế nào?

Dù nguy cơ cháy nổ liên quan đến pin trên xe điện (EV) thấp hơn đáng kể so với các mẫu xe sử dụng động cơ đốt trong (ICE), nhưng theo thống kê, cứ 100.000 xe điện bán ra thì có khoảng 25 vụ cháy pin. Đây vẫn là một vấn đề cần được khắc phục triệt để.

Hình minh họa pin xe điện và chi tiết bên trong. Ảnh: Top Speed

Hiện nay, hầu hết các vụ cháy pin trên xe điện đều liên quan đến công nghệ pin lithium-ion - loại pin đang được sử dụng rộng rãi nhất. Nguyên nhân chủ yếu đến từ sự mất ổn định và chập mạch trong chất điện phân dạng lỏng, thường xảy ra khi hệ thống quản lý pin gặp trục trặc trong quá trình sạc hoặc khi có phản ứng hóa học mạnh.

Đáng nói, do đặc tính hóa học, các vụ cháy pin thường kéo dài và khó dập tắt hơn so với cháy nhiên liệu truyền thống. Vậy ngành công nghiệp xe điện đang làm gì để cải thiện tính an toàn của pin lithium-ion? Thực tế, có rất nhiều công nghệ mới đang được phát triển.

Phần mềm thông minh dự đoán nguy cơ cháy nổ

Bên cạnh việc tối ưu hóa thành phần vật liệu và công thức hóa học của pin lithium-ion và lithium sắt phốt phát (LFP), các hãng xe và nhà cung cấp pin cũng đang đầu tư mạnh vào phần mềm quản lý pin (BMS).

Nếu như các hệ thống hiện tại hoạt động theo nguyên lý phản ứng - chỉ phát cảnh báo khi có sự cố, thì các hệ thống thế hệ mới sẽ có khả năng dự đoán và ngăn chặn nguy cơ ngay từ sớm.

Chẳng hạn, công ty phần mềm Qnovo đã phát triển cơ chế an toàn mang tên SentinelX, có thể giám sát hiệu suất pin theo thời gian thực, đồng thời phân tích mức độ suy giảm của tế bào pin, khả năng lưu trữ và sạc năng lượng. Khi phát hiện dấu hiệu xuống cấp, hệ thống sẽ điều chỉnh để ngăn chặn tình trạng quá nhiệt - yếu tố có thể dẫn đến cháy nổ. Theo Nadim Maluf, đồng sáng lập kiêm CEO của Qnovo:

"Chúng tôi thu thập dữ liệu từ các bài kiểm tra pin trong phòng thí nghiệm cũng như thực tế vận hành trên đường. Những dữ liệu này giúp xác minh hiệu suất, đảm bảo an toàn và tối ưu quản lý pin".

Qnovo kỳ vọng phần mềm SentinelX sẽ sớm có mặt trên các mẫu xe điện thương mại ngay trong năm nay.

Tương tự, LG Energy Solution cũng đang phát triển các hệ thống quản lý pin tiên tiến hơn. Hãng này tuyên bố phần mềm mới của họ có thể phát hiện bất thường với tỷ lệ chính xác hơn 90%, từ chập mạch giữa cực âm và cực dương cho đến dao động điện áp.

Cải thiện thành phần pin để giảm nguy cơ cháy nổ

Một trong những lý do các nhà sản xuất đang đầu tư vào pin thể rắn là do loại pin này có tính ổn định hóa học cao hơn. Không giống chất điện phân dạng lỏng trong pin lithium-ion và LFP - vốn dễ bị mất ổn định nhiệt và phản ứng hóa học mạnh, pin thể rắn ít nguy cơ cháy nổ hơn. Tuy nhiên, dù được xem là "tương lai" của ngành xe điện, công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng để sản xuất hàng loạt.

Trong thời gian chờ đợi, ngành công nghiệp ô tô vẫn tìm kiếm giải pháp cải thiện pin lithium-ion hiện tại. Lấy cảm hứng từ ngành công nghệ tiêu dùng, một số công ty như Henkel đã phát triển lớp phủ chống cháy và chịu nhiệt cho pin.

Trong khi đó, tập đoàn công nghệ Oerlikon (Thụy Sĩ) đi xa hơn khi chế tạo một tấm chắn nhiệt có thể chịu nhiệt độ lên tới 1.000 độ C. Công nghệ này còn giúp chuyển hướng luồng khí nóng từ các tế bào pin quá nhiệt để hỗ trợ làm mát toàn bộ hệ thống.

Ngoài ra, thành phần cấu tạo của pin cũng đang được điều chỉnh để giảm nguy cơ cháy nổ. General Motors (GM) đã bắt đầu chuyển sang sử dụng than chì tổng hợp để tăng hiệu suất năng lượng, giảm chi phí và dấu chân carbon, đồng thời cải thiện tính an toàn.

Bên cạnh đó, nhiều công nghệ pin tiềm năng như sodium-ion, lithium-sulfur và kẽm-carbon cũng đang được nghiên cứu. Dù chưa có loại nào bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt, chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ an toàn của pin lithium-ion trước khi ngành công nghiệp xe điện chuyển hẳn sang pin thể rắn.

Có thể thấy, lithium-ion vẫn là công nghệ chủ đạo trong ngành xe điện, không chỉ ở khả năng cải thiện phạm vi di chuyển hay tốc độ sạc, mà còn ở việc nâng cao tiêu chuẩn an toàn.

Hải Hà (Theo Top Speed)