"Mổ xẻ" pin Lithium để tìm hiểu nguyên nhân gây ra các vụ cháy nổ do sạc dự phòng?

Gần đây, các vụ cháy nổ do điện thoại, pin sạc dự phòng sử dụng pin Lithium xảy ra khá nhiều. Các hãng sản xuất đã tạo ra rất nhiều cơ chế bảo vệ chống cháy nổ cho các thiết bị chứa pin nhưng tai nạn vẫn xảy ra. Tại sao vậy?

Tại sao Pin Lithium dễ cháy?

Nhờ có pin Lithium mà chúng ta mới có thể sử dụng những thiết bị di động thông minh cả ngày như hiện nay. Nếu so cùng một đơn vị thể tích, pin Lithium có thể tích trữ 1 lượng năng lượng lớn hơn rất nhiều các loại pin cũ khác nhưng khi bắt buộc phải giải phóng hoàn toàn năng lượng nó sẽ tạo ra những vụ nổ lớn. Đây cũng chính là nguyên nhân dù công nghệ chống cháy nổ phát triển thế nào thì các vụ cháy nổ do pin Lithium vẫn xảy ra.

Sạc dự phòng là thứ nguy hiểm nhất trong số các thiết bị sử dụng pin Lithium bởi nó có dung lượng lớn nhất so với thể tích thiết bị.

Cơ chế bảo vệ của pin Lithium

Pin Lithium có một mạch điện tử đảm nhiệm chức năng ngắt dòng điện truyền vào pin khi đã đầy. Mạch sạc pin này chính là lớp bảo vệ đầu tiên bởi nếu không có nó dòng điện sẽ liên tục được nạp vào, đến khi vượt quá khả năng lưu trữ của pin sẽ gây phồng và phát nổ. Với những loại pin cao cấp, mạch pin bảo vệ này còn được trang bị thêm 1 con chip thông minh để điều khiển dòng sạc, giữ cho dòng sạc không vượt quá 1,5 đến 2A tùy từng loại pin.

Ở những pin rẻ tiền, kém chất lượng thì mạch bảo vệ này chỉ có chức năng ổn định điện áp sạc vào ở mức 5V với những linh kiện rất đơn giản.

IC điều chỉnh dòng của mạch bảo vệ.

Khi pin cạn và điện áp bị giữ cố định, nó sẽ chủ động hút dòng rất mạnh, có thể lên tới 2,5 -3A. Khi đó, nếu không được kiểm soát, dòng điện này sẽ làm tốc độ sạc tăng nhanh dẫn tới tình trạng pin nóng lên rất nhiều, chất điện ly trong pin chịu áp lực vô cùng lớn, đến giới hạn phá hủy nó sẽ rò rỉ và chạm 2 bản cực dẫn đến giải phóng toàn bộ năng lượng trong pin ra ngoài theo ngọn lửa.

Linh kiện hình giọt nước này chính là điện trở nhiệt.

Cơ chế bảo vệ thứ 2 là một loại nhiệt điện trở có nhiệm vụ ngắt dòng điện sạc khi pin bị nóng để bảo vệ an toàn. Và trong những viên pin kém chất lượng hầu như không có link kiện này.

Tại sao ngay cả khi không sạc pin dự phòng vẫn có thể phát nổ?

Nguyên nhân là do các lớp điện ly đã bị rò rỉ từ trước và áp lực max của pin khi sạc đầy (pin đã được tích đầy năng lượng và dung môi bên trong pin đang ở áp suất lớn nhất) sẽ làm vết rò rỉ nghiêm trọng hơn. Và khi 2 bản cực chạm nhau sẽ dẫn tới phát nổ ngay cả khi đã rút sạc ra.