Cách sửa chữa các lỗi nhỏ của cụm pin?

Xác Định Các Lỗi Nhỏ Thường Gặp Trên Bộ Pin

Hiểu Rõ Các Triệu Chứng Thường Gặp Của Sự Suy Giảm Bộ Pin

Hầu hết các pin lithium-ion có xu hướng thể hiện dấu hiệu lão hóa theo những cách khá dễ dự đoán. Khi chúng bắt đầu giảm khả năng lưu trữ năng lượng, người dùng thường nhận thấy thời gian hoạt động ngắn lại trước tiên. Sau khoảng 500 chu kỳ sạc, nhiều pin sẽ giảm dung lượng xuống khoảng 15 đến 20 phần trăm. Một dấu hiệu cảnh báo khác xuất hiện khi các tế bào riêng lẻ trong cụm pin bắt đầu có sự chênh lệch điện áp lớn hơn 0,2 volt so với nhau. Một số pin cũng tự động tắt đột ngột ngay cả khi đang sử dụng trong điều kiện bình thường. Kiểm tra tình trạng vật lý cũng cho biết nhiều thông tin. Các tế bào phồng rộp là hiện tượng phổ biến, đi kèm với sự ăn mòn tích tụ tại các điểm nối do các phản ứng hóa học diễn ra bên trong. Đối với bất kỳ ai làm việc với các hệ thống này, việc theo dõi các mạch PCM là rất quan trọng. Cần chú ý khi điện áp giảm xuống dưới 2,5 volt mỗi tế bào vì điều này thường cho thấy sự suy giảm nghiêm trọng đã xảy ra sâu bên trong cấu trúc của pin.

Sử dụng phép đo điện áp và điện trở nội tại để phát hiện các tế bào yếu

Một phương pháp tiếp cận có hệ thống để phát hiện lỗi dựa trên hai bài kiểm tra chính:

Như đã nêu trong Hướng dẫn Kiểm tra Pin Lithium 2024, các chuyên gia sử dụng máy đo ESR dưới tải 1C để phát hiện 92% các cell yếu trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng.

Tự xả điện tăng cao và cách phát hiện trong từng cell riêng lẻ

Các cell lỗi tự xả điện nhanh hơn 3–5 lần so với cell bình thường. Để xác định chúng:

1. Sạc đầy bộ pin đến 4,2V/tế bào
2. Ngắt kết nối tất cả các tải
3. Đo điện áp của từng tế bào theo khoảng thời gian 24 giờ

Các tế bào giảm hơn 0.3V trong vòng 72 giờ nên được thay thế. Kết hợp bài kiểm tra này với các bộ sạc thông minh có chức năng theo dõi SOH để xác nhận xem khả năng giữ dung lượng đã giảm xuống dưới 70% hay chưa, đây là ngưỡng công nghiệp cho thời điểm hết tuổi thọ của các hệ thống lithium-ion.

Thay thế và ghép nối các tế bào bị lỗi để sửa chữa đáng tin cậy

Xác định và cách ly các tế bào bị hư hỏng hoặc hoạt động kém

Các tế bào yếu thường thể hiện sự sai lệch điện áp lớn hơn 0.2V so với các tế bào lân cận. Chụp ảnh nhiệt có thể phát hiện các đơn vị hoạt động kém vì những tế bào mất dung lượng từ 15% trở lên sẽ nóng hơn 8–12°C khi chịu tải. Ưu tiên thay thế các tế bào có hiện tượng phồng, ăn mòn hoặc rò rỉ chất điện phân.

Kỹ thuật gỡ bỏ và tháo tế bào đúng cách khi thay thế

Sử dụng máy hàn có điều khiển nhiệt độ (300–350°C) để tháo an toàn các dải niken mà không làm hư hại màng ngăn tế bào. Sau khi gỡ mối hàn, nâng tế bào theo phương thẳng đứng để tránh rách bản cực — hư hỏng trong quá trình tháo dỡ chiếm đến 23% thất bại trong sửa chữa tự thực hiện (Hiệp hội Điện hóa 2022).

Đảm bảo cực tính và độ toàn vẹn kết nối trong quá trình lắp ráp lại

Các kết nối ngược cực sẽ kích hoạt tắt ngay lập tức PCM trong 89% trường hợp. Thực hiện quy trình kiểm tra kép:

• Đánh dấu màu các đầu cực của tế bào thay thế
• Kiểm tra thông mạch trước khi lắp ráp hoàn thiện
• Sử dụng đồ gá căn chỉnh cho các cấu hình nhiều tế bào

Tại sao việc lựa chọn tế bào cùng loại hóa học là yếu tố then chốt trong cụm pin

Việc trộn lẫn hóa chất NMC và LFP làm giảm tuổi thọ chu kỳ tới 62% (Tạp chí Nguồn điện 2022). Ngay cả những tế bào trông có vẻ giống nhau cũng khác biệt về vật liệu keo dính, độ dày lớp phủ và độ xốp của màng ngăn—những yếu tố ảnh hưởng đến phồng rộp, khả năng chịu dòng điện và tản nhiệt. Luôn xác minh sự tương thích về hóa chất trước khi tích hợp.

Kiểm tra các tế bào tái sử dụng để dùng lại (dung lượng, điện trở trong, tự phóng điện)

Sàng lọc các tế bào tái sử dụng qua quy trình ba giai đoạn:

1. Kiểm tra tải trọng : Chỉ chấp nhận những tế bào nằm trong phạm vi 5% so với giá trị trung bình của cụm pin
2. Kháng cự bên trong : Loại bỏ các ô vượt quá giá trị cơ sở hơn 20% (hoặc >50mΩ)
3. Tự xả : Loại bỏ bất kỳ ô nào bị mất hơn 5% dung lượng mỗi tháng ở nhiệt độ 25°C

Các ô thu hồi được đánh giá đúng cách hoạt động tương đương với ô mới trong thời gian lên đến 83% tuổi thọ ban đầu.

Tạo các mô-đun cân bằng bằng cách sử dụng các nhóm có dung lượng và độ tuổi tương đồng

Nhóm các ô thay thế với:

• ±3% dung sai dung lượng
• Chênh lệch ít hơn 50 chu kỳ
• Cùng năm sản xuất

Các nhóm được phối hợp rõ rệt vượt trội hơn so với các cụm ngẫu nhiên:

Chiến lược này giảm sự mất cân bằng điện áp 78% trong quá trình xả sâu.

Xây Dựng Lại, Kiểm Tra và Cân Bằng Các Bộ Pin Đã Sửa Chữa

Thực Hành Tốt Nhất Về Hàn và Hàn Điểm để Đảm Bảo Độ Bền Cấu Trúc

Sử dụng máy hàn có kiểm soát nhiệt độ (dưới 350°C) hoặc hệ thống hàn điểm xung. Tránh tiếp xúc nhiệt kéo dài, vì điều này làm suy yếu các gioăng kín của cell. Đối với dải nickel, thực hiện 2–4 điểm hàn cho mỗi kết nối để duy trì thông số dẫn dòng như thiết kế ban đầu.

Kiểm Tra Kết Nối và Cách Điện Trước Khi Sạc Lần Đầu

Kiểm tra các cực dưới kính lúp để phát hiện mối hàn nguội hoặc vết nứt vi mô. Kiểm tra tính liên tục giữa các nhóm song song, đảm bảo sai lệch dưới 0,05Ω. Quấn băng cách điện có gia cố sợi thủy tinh quanh các dây dẫn, đồng thời chừa khoảng trống cho van xả áp.

Kiểm tra Chức năng Ban đầu Sau Sửa chữa Trong Điều kiện Tải

Sử dụng máy kiểm tra tải DC có thể lập trình để mô phỏng điều kiện sử dụng thực tế. Xả ở mức 0,5C trong khi theo dõi điện áp từng cell. Sự sụt giảm vượt quá 0,2V ở bất kỳ cell nào cho thấy các mối nối kém hoặc dung lượng không đồng đều.

Tầm Quan trọng của Việc Sạc Chậm Để Cân Bằng Các Cell Sau Khi Sửa Chữa

Một nghiên cứu của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Canada phát hiện rằng việc sạc chậm (0,1C) phục hồi được 99,4% dung lượng đã mất trong các cụm pin mất cân bằng. Điều này cho phép hệ thống BMS cân bằng điện áp thông qua các điện trở cân bằng thụ động mà không kích hoạt bảo vệ quá áp.

Sử dụng Bộ Sạc Thông minh Có Khả năng Cân Bằng

Các bộ sạc thông minh có chức năng cân bằng chủ động sẽ phân phối lại năng lượng giữa các cell trong quá trình sạc. Các hệ thống này duy trì độ chênh lệch điện áp dưới 1% giữa các cell, kéo dài tuổi thọ cụm pin từ 18–22% so với việc sạc không được quản lý, theo các nghiên cứu về lưu trữ năng lượng.

Giám sát Nhiệt độ và Sự Tăng Điện áp Trong Chu kỳ Sạc Đầu Tiên

Theo dõi nhiệt độ bằng nhiệt kế hồng ngoại, đảm bảo không có ô pin nào vượt quá 45°C. Điện áp nên tăng đều trên các nhóm nối tiếp; sự chênh lệch trên 0,15V cho thấy việc cân bằng chưa hoàn tất hoặc vẫn còn vấn đề về kết nối dư.

Đảm bảo an toàn và tuổi thọ với mạch bảo vệ và bảo trì

Vai trò của mô-đun mạch bảo vệ (PCM) trong an toàn sau sửa chữa

PCM hoạt động như bộ não của cụm pin đã được sửa chữa, liên tục kiểm tra điện áp của các tế bào riêng lẻ và các chỉ số nhiệt độ trong suốt cụm pin. Khi các thông số bị lệch khỏi ngưỡng an toàn – ví dụ như hiện tượng sạc quá mức, điện áp tế bào giảm quá thấp hoặc nhiệt độ tăng lên mức nguy hiểm – PCM sẽ ngắt nguồn đến các mạch đó để ngăn hư hỏng. Theo nhiều nghiên cứu về tiêu chuẩn an toàn pin lithium, các cụm pin có PCM hoạt động tốt gặp ít hơn khoảng 70-75% sự cố so với những cụm không có bất kỳ biện pháp bảo vệ nào. Sau khi hoàn thành việc sửa chữa, điều cực kỳ quan trọng là phải kiểm tra xem PCM có thể giao tiếp thực sự với từng tế bào trong cụm pin hay không. Hầu hết các kỹ thuật viên sử dụng thiết bị chẩn đoán chuyên dụng cho bước này ngay trước khi lắp ráp lại toàn bộ cụm.

Kiểm tra các chức năng bảo vệ quá áp, thiếu áp và quá dòng

Xác minh ba chức năng bảo vệ chính sau sửa chữa:

1. Điện áp quá cao : Việc ngắt sạc phải kích hoạt ở mức 4.25V/tế bào (tiêu chuẩn lithium-ion)
2. Điện áp thấp : Ngưỡng xả nên kích hoạt ở mức 2,5V/tế bào
3. Quá dòng : Phản ứng với sự cố đoản mạch phải xảy ra trong vòng dưới 0,5 giây

Mô phỏng các lỗi bằng bộ kiểm tra tải lập trình được và quan sát phản ứng của PCM. Trong các phân tích năm 2024, việc kiểm tra nghiêm ngặt đã ngăn ngừa 89% sự cố sau sửa chữa trong năm đầu tiên.

Thay thế hoặc hiệu chuẩn lại PCM nếu bị ảnh hưởng trong quá trình sửa chữa

Không bao giờ bỏ qua PCM bị hỏng. Hãy thay thế ngay lập tức nếu PCM bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao hoặc tác động cơ học, đảm bảo khớp với thông số kỹ thuật của mô-đun gốc:

• Độ chính xác phát hiện điện áp: ±25mV
• Sai số cảm biến dòng điện: ±3%

Hiệu chuẩn lại bằng phần mềm được nhà sản xuất phê duyệt sau khi thay tế bào. Thực hiện ba chu kỳ sạc-xả đầy đủ để ổn định các chỉ số trước khi đưa cụm pin trở lại hoạt động.

Giám sát điện áp sau sửa chữa để phát hiện sớm các bất thường

Thực hiện kiểm tra chênh lệch điện áp hàng ngày trong bảy ngày đầu tiên bằng thiết bị giám sát có kết nối Bluetooth. Các sai lệch chấp nhận được là:

Cảnh báo tự động dựa trên các mẫu sai lệch điện áp giúp phát hiện sớm 83% các lỗi đang phát triển. Kết hợp với việc xác minh dung lượng định kỳ hàng quý bằng tải tiêu chuẩn để đảm bảo độ tin cậy lâu dài.

Các câu hỏi thường gặp

Dấu hiệu suy giảm bộ pin thường gặp là gì?

Các dấu hiệu bao gồm thời gian hoạt động ngắn hơn, sự chênh lệch điện áp giữa các tế bào, tắt máy bất ngờ, tế bào phồng lên và ăn mòn đầu nối.

Làm cách nào để phát hiện các tế bào yếu trong bộ pin?

Sử dụng kiểm tra điện áp hở mạch và điện trở nội tại. Các tế bào yếu thường có điện áp hở mạch dưới 3,0V/tế bào và điện trở nội tại trên 100mΩ.

Những biện pháp an toàn nào cần thực hiện khi xử lý các tế bào lithium-ion?

Đảm bảo quản lý nhiệt đúng cách, tránh xếp chồng các tế bào rời, và sử dụng khí nitơ khô để thổi rửa trong điều kiện độ ẩm cao nhằm ngăn ngừa cháy nổ.

Tại sao việc phối hợp các tế bào theo hóa học lại quan trọng trong các bộ pin?

Việc sử dụng các loại hóa chất không tương thích có thể làm giảm tuổi thọ chu kỳ lên đến 62%, vì các loại hóa chất khác nhau có đặc tính xử lý và tản nhiệt khác nhau.

Bộ sạc thông minh cải thiện độ bền của cụm pin như thế nào?

Các bộ sạc thông minh có chức năng cân bằng chủ động duy trì chênh lệch điện áp dưới 1% giữa các cell, giúp tăng tuổi thọ cụm pin thêm 18–22%.