Sự an toàn của pin dựa trên lithium đã được giám sát chặt chẽ, tạo ra sự tương đồng với các rủi ro về lưu trữ năng lượng trong lịch sử như vụ nổ động cơ hơi nước và những tranh cãi về xăng dầu thời kỳ đầu. Mặc dù công nghệ lithium-ion nói chung là an toàn nhưng thỉnh thoảng có những sai sót, chẳng hạn như việc Sony thu hồi sáu triệu gói năm 2006, làm nổi bật những rủi ro tiềm ẩn.
Các nhà sản xuất pin đặt mục tiêu giảm thiểu các hạt kim loại có thể gây đoản mạch, bất chấp những thách thức trong việc duy trì độ sạch tuyệt đối trong phòng sạch pin. Các tế bào có dải phân cách siêu mỏng (24µm trở xuống) dễ bị tạp chất hơn so với các thiết kế cũ. Vì chúng có thể bốc cháy nên các tiêu chuẩn an toàn mới của UL đã phát triển, không còn yêu cầu các thử nghiệm thâm nhập để chấp nhận pin lithium nữa.
Để đảm bảo an toàn trước khi tung ra thị trường, các nhà sản xuất phải tiến hành kiểm tra nghiêm ngặt các mẫu pin, yêu cầu hàng triệu mẫu không bị lỗi trong vòng một năm trước khi phê duyệt các ứng dụng quan trọng như thiết bị y tế.
Khi công nghệ Li-ion hiện tại gần đạt đến giới hạn công suất năng lượng, các nhà sản xuất ưu tiên cải thiện độ an toàn và tuổi thọ hơn là công suất tuyệt đối. Những thách thức vẫn tồn tại với tình trạng đoản mạch bên trong có thể lấn át các biện pháp bảo vệ bên ngoài, bằng chứng là vụ thu hồi năm 2006, đáp ứng các yêu cầu an toàn UL nhưng vẫn không thành công trong quá trình sử dụng bình thường.
Lỗi pin được chia thành hai loại: lỗi thiết kế có thể dự đoán được và các sự kiện ngẫu nhiên không có vấn đề thiết kế rõ ràng. Một sự cố chập điện nhỏ có thể làm tăng khả năng tự phóng điện với lượng nhiệt tích tụ ở mức tối thiểu. Tuy nhiên, sự tích tụ của các hạt kim loại có thể dẫn đến dòng điện đáng kể và nhiệt độ quá cao, có khả năng gây ra hiện tượng sự thoát nhiệt, thường được mô tả là “thoát hơi bằng ngọn lửa.”
Hơn nữa, các dải phân cách không đồng đều làm tăng điện trở và tạo ra các điểm nhiệt cục bộ làm suy yếu tính toàn vẹn của dải phân cách. Hầu hết nhà sản xuất Li-ion lớn chụp x-quang từng tế bào trong quá trình kiểm soát chất lượng để phát hiện các điểm bất thường như tab bị cong hoặc cuộn thạch bị nghiền nát – góp phần vào các tiêu chuẩn an toàn về pin ngày nay thường chỉ được duy trì bởi các thương hiệu được công nhận.
Nâng cao sự an toàn của pin Lithium-Ion: Những cân nhắc chính
Pin lithium-ion chất lượng vốn đã an toàn khi sử dụng đúng cách. Tuy nhiên, nhiều sự cố về nhiệt và cháy đã được báo cáo ở các sản phẩm tiêu dùng sử dụng pin không được chứng nhận, chẳng hạn như ván trượt. Những vấn đề này phần lớn đã được giải quyết bằng pin Li-ion được chứng nhận trong các mẫu máy gần đây.
Việc sử dụng sai mục đích, chẳng hạn như tiếp xúc với các điều kiện khắc nghiệt hoặc sạc quá mức, có thể dẫn đến hỏng hóc ở tất cả các loại pin, điều này nhấn mạnh sự cần thiết của các biện pháp xử lý thích hợp. Pin Li-ion cần được quản lý cẩn thận để ngăn chặn sự mất ổn định, bao gồm tránh phóng điện sâu và tiếp xúc với điện áp thấp kéo dài. Nhiệt độ và sạc quá mức là những yếu tố gây căng thẳng chính cho pin Li-ion, đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp bảo quản thận trọng như sạc một phần và bảo vệ khỏi ánh nắng trực tiếp. Các nhà sản xuất chịu trách nhiệm về lỗi pin, nhấn mạnh cam kết của họ về các tiêu chuẩn an toàn mặc dù hiếm khi xảy ra sự cố trong quá trình sử dụng thiết bị hàng ngày.
Mặc dù có hơn một tỷ thiết bị di động được sử dụng hàng ngày nhưng tai nạn vẫn hiếm khi xảy ra – ít hơn một lần hư hỏng trên một triệu đối với pin Li-ion chất lượng so với tỷ lệ 1 trên 13.000 bị sét đánh trong suốt cuộc đời.
Pin công nghiệp được sử dụng trong các dụng cụ điện thường chắc chắn hơn so với các mẫu pin tiêu dùng nhưng tập trung vào việc cung cấp năng lượng hơn là thời gian chạy dài. Pin Năng lượng sẽ an toàn hơn nếu bị lạm dụng so với Pin Năng lượng.
Trong những năm gần đây, mối lo ngại đã làm nổi bật những rủi ro liên quan đến pin Lithium-Ion (18650) có thương hiệu không quen thuộc thường được sử dụng cho vaping; những điều này có thể thiếu sự đảm bảo chất lượng như ở các thương hiệu có uy tín. Hỏa hoạn từ pin thuốc lá điện tử bị lỗi đã dẫn đến những sự cố nguy hiểm, chẳng hạn như chuyến bay của WestJet phải hạ cánh khẩn cấp do hỏa hoạn trên máy bay do vận chuyển pin bất hợp pháp.
Về xe điện (EV), số liệu thống kê cho thấy chúng tạo ra ít đám cháy hơn trên một tỷ km lái xe so với xe động cơ đốt trong (ICE): khoảng hai vụ cháy trên một tỷ km đối với Tesla so với khoảng 90 đám cháy đối với xe ICE ngày nay, sau khi hơn 400.000 xe ICE bốc cháy trong thập niên 80.
Phải làm gì nếu pin quá nóng hoặc bốc cháy
Trong trường hợp pin Li-ion quá nóng, hành động kịp thời là rất quan trọng. Nếu pin kêu rít hoặc phồng lên, hãy di chuyển thiết bị đến bề mặt không bắt lửa và cân nhắc chuyển thiết bị ra ngoài trời. Chỉ ngắt kết nối pin có thể không đủ để ngăn ngừa các sự cố tiếp theo.
Đối với các đám cháy Li-ion nhỏ, hãy sử dụng bọt, CO2, hóa chất khô, bột than chì, bột đồng hoặc bình chữa cháy soda. Trong cabin máy bay, tiếp viên có thể sử dụng nước hoặc soda để xử lý đám cháy Li-ion do hàm lượng lithium trong pin thấp.
Khu vực hàng hóa được trang bị hệ thống chữa cháy, chẳng hạn như Halon, để xử lý đám cháy Li-ion cùng với các vật liệu dễ cháy khác. Các phương pháp dập tắt mới như Phân tán Vermiculite trong nước (AVD) và Extover® cung cấp những cách cải tiến để dập tắt pin đang cháy; Cát đựng trong thùng chống cháy cũng có thể kiểm soát vết bỏng một cách hiệu quả.
Trong trường hợp cháy xe điện có thể dữ dội hơn cháy xe động cơ đốt trong, cần phải có các phương pháp chữa cháy cụ thể. Bình chữa cháy loại D được khuyên dùng cho các vụ cháy pin lithium-kim loại do khả năng phản ứng của chúng với nước.
Khi số lượng EV tăng lên, nhu cầu phát triển các kỹ thuật chữa cháy, chẳng hạn như kết hợp các vách ngăn giữa các tế bào để ngăn chặn các phản ứng dây chuyền trong quá trình thoát nhiệt, trở nên cần thiết.
Hướng dẫn xử lý cháy pin Li-ion hiệu quả
- Trong trường hợp pin Li-ion bị hỏng, biểu hiện bằng tiếng rít, phồng lên và rò rỉ chất điện phân, hành động ngay lập tức là rất quan trọng để ngăn ngừa các mối nguy hiểm tiềm ẩn.
- Nên dập tắt đám cháy Li-ion bằng nước hoặc sử dụng bình chữa cháy tiêu chuẩn để giảm thiểu nguy cơ bốc cháy các vật liệu dễ cháy gần đó.
- Khi xử lý các đám cháy kim loại lithium, điều cần thiết là sử dụng bình chữa cháy loại D do tính chất phản ứng của lithium với nước.
- Trong trường hợp không có bình chữa cháy loại D, nước có thể được sử dụng thay thế để ngăn chặn đám cháy lan rộng một cách hiệu quả.
- Để có kết quả tối ưu trong việc dập tắt đám cháy Li-ion, có thể sử dụng nhiều chất chữa cháy khác nhau như bọt, CO2, hóa chất khô ABC, bột than chì, bột đồng hoặc soda, tương tự như các tình huống cháy dễ cháy tiêu chuẩn.
- Trong trường hợp không thể dập tắt pin lithium-ion đang cháy, việc cho phép pin cháy hết một cách có kiểm soát là một phương pháp khả thi. Điều quan trọng là phải theo dõi quá trình lan truyền của tế bào, vì mỗi tế bào có thể cháy ở tốc độ khác nhau khi tiếp xúc với nhiệt và xử lý an toàn các gói có vẻ đã cháy hết bằng cách đặt chúng ngoài trời trong một khoảng thời gian để giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn.
