Pin xe điện là thiết bị có thiết kế kỹ thuật cao và nếu chỉ chi vài trăm ngàn đồng cho một cục pin, có thể đã mua phải thứ chất lượng thấp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều vụ cháy nổ xe điện không chỉ ở các nước trên thế giới mà ngay cả Việt Nam.

Nhiều người tử vong do cháy pin xe điện

Tại Mỹ, theo thống kê năm 2022, Sở cứu hỏa thành phố New York đã ứng phó với hơn 200 vụ cháy xe máy và xe đạp điện, khiến 6 người tử vong. Chỉ trong 6 tháng đầu năm 2023, Sở Cứu hỏa thành phố New York đã ghi nhận tới hơn 100 vụ hỏa hoạn liên quan đến pin lithium của xe điện. Đây cũng chính là nguyên nhân khiến ít nhất 13 người tử vong từ đầu năm tới nay tại quốc gia này.

Cụ thể, vào hồi tháng 3/2023, pin lithium-ion, được tìm thấy trong nhiều sản phẩm tiêu dùng phổ biến, đã nằm trong diện giám sát chặt chẽ sau vụ hỏa hoạn lớn ở thành phố New York khiến ít nhất 7 người bị thương trong vụ hỏa hoạn cấp 5 ở Bronx. Các quan chức tin rằng nguyên nhân vụ cháy bắt nguồn từ pin lithium-ion trong chiếc xe máy điện được tìm thấy trên nóc tòa nhà chung cư.

Tại Việt Nam cũng không ít vụ cháy nổ liên quan tới xe điện. Tính trong 2 năm qua có nhiều vụ cháy liên quan đến xe điện gây thiệt hại nghiêm trọng, như ngày 16/1/2022 tại bãi xe tầng trệt tháp 5, chung cư Masteri Thảo Điền, phường Thảo Điền, TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh. Hay một vụ khác xảy ra tại Hà Tĩnh vào ngày 25/9/2020, tại phường Tân Giang, TP Hà Tĩnh làm cháy rụi ô tô 5 chỗ, nguyên nhân vụ cháy do sạc xe máy điện.

Trong tháng 7 vừa rồi, liên tiếp xảy ra vụ việc cháy chập xe điện gây tử vong. Ngày 19/7/2023 tại thôn Ngãi Cầu, xã An Khánh, huyện Hoài Đức (Hà Nội), hỏa hoạn tại ngôi nhà ở kết hợp với kinh doanh xe đạp, xe máy điện làm 3 người trong gia đình tử vong. Trước đó ngày 13/7/2023, tại phường Trung Sơn (thành phố Sầm Sơn, tỉnh Thanh Hóa) một vụ hỏa hoạn đã xảy ra khiến 2 người chết. Nguyên nhân ban đầu của vụ cháy được xác định, ắc quy xe điện bị chập khi đang sạc dẫn đến cháy nổ.

Hay vụ cháy chung cư mini ở Khương Hạ, Khương Đình, Thanh Xuân, Hà Nội mới đây đã khiến nhiều người thương vong. Hiện tại lực lượng chức năng vẫn chưa chính thức công bố nguyên nhân dẫn đến vụ cháy thảm khốc này nhưng theo nguồn tin tức trên báo VnExpress, chính những người dân ở hiện trường kể lại rằng lửa bắt nguồn từ xe điện tại tầng 1 phát nổ.

Nguy cơ cháy nổ cao do sử dụng phải pin xe điện kém chất lượng, sạc pin sai cách

Steve Kerber- Phó chủ tịch kiêm giám đốc điều hành của Viện nghiên cứu an toàn cháy nổ của Phòng thí nghiệm Underwriters (UL) Mỹ cho biết, pin lithium nói chung là an toàn miễn là không có lỗi và pin không bị hư hỏng hay bị sử dụng sai cách. Càng nhiều pin xuất hiện trong các thiết bị quanh chúng ta thì sự cố cũng nhiều hơn.

Về mặt hóa học, các tế bào lithium-ion trải qua một quá trình gọi là thoát nhiệt, dẫn đến nhiệt độ và áp suất của tế bào pin tăng mạnh, kèm theo giải phóng khí dễ cháy. Khí dễ cháy có thể bốc cháy từ nhiệt độ cao của pin, dẫn đến cháy nhanh, khó dập tắt và thải ra khói độc.

TechCrunch dẫn lời các chuyên gia cho biết xe đạp điện giá rẻ và pin chất lượng thấp thường được nhập khẩu từ các hãng sản xuất ít tên tuổi ở Trung Quốc có nhiều khả năng phát nổ do quy trình sản xuất chất lượng thấp hơn.

Tại thị trường Mỹ, những mẫu xe đạp điện uy tín thường có giá ít nhất từ 1.000 USD trở lên. Trong khi nhiều mẫu giá rẻ, thương hiệu ít người biết đến ở Việt Nam chỉ có giá vài triệu đồng, đặt ra những hoài nghi về chất lượng.

Liên quan tới các vụ cháy xe điện (xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện…) gây thiệt hại lớn về người và tài sản trong thời gian qua, đại diện Cục Cảnh sát PCCC&CNCH (Bộ Công an) cho biết, một số nguyên nhân gây cháy các loại xe máy điện, xe đạp điện có thể kể tới như bình ắc quy xe thường có những mối nối, nếu không được cách điện tốt có thể gây ra hiện tượng phóng điện, dẫn đến cháy nổ hệ thống.

Ngoài ra, bình ắc quy kém chất lượng, khi hỏng sẽ khiến chì và axit trong bình tràn ra ngoài, gây cháy nổ. Tiếp đó là việc sử dụng và sạc bình ắc quy không đúng cách như sạc quá lâu, nguồn điện sạc không ổn định, pin hoạt động quá tải trong thời gian dài sẽ sinh nhiệt cao, dẫn đến sự cố cháy nổ.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12241-3:2018- IEC 62660-3:2016- Về vùng hoạt động của các pin lithium-ion để sử dụng an toàn

Tiêu chuẩn này quy định các quy trình thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận đối với tính năng an toàn của các pin và khối các pin lithium-ion thứ cấp sử dụng để truyền lực cho phương tiện giao thông đường bộ chạy điện (EV) kể cả xe điện chạy acquy (BEV) và xe điện hybrid (HEV). 

Tiêu chuẩn này nhằm xác định tính năng an toàn cơ bản của các pin được sử dụng trong bộ pin/acquy và hệ thống trong sử dụng dự kiến, và sự sử dụng sai nhìn thấy được một cách hợp lý hoặc ngẫu nhiên trong làm việc bình thường của EV. Yêu cầu về an toàn của pin trong tiêu chuẩn này dựa trên giả thiết là các pin được sử dụng đúng trong hệ thống và bộ pin/acquy trong các giới hạn về điện áp, dòng điện và nhiệt độ như quy định bởi nhà chế tạo của pin (vùng làm việc của pin).

Theo đó, để sử dụng pin an toàn trong quá trình nạp, Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12241-3:2018- IEC 62660-3:2016 quy định nhà chế tạo pin cần đặt giới hạn trên của điện áp và nhiệt độ của pin cần áp dụng trong quá trình nạp. Pin cần được nạp trong phạm vi dải nhiệt độ quy định (dải nhiệt độ tiêu chuẩn) ở điện áp không vượt quá giới hạn. Nhà chế tạo cũng có thể đặt dải nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn dải nhiệt độ tiêu chuẩn, với điều kiện thực hiện các biện pháp an toàn, ví dụ như điện áp nạp giảm thấp. Vùng hoạt động có nghĩa là dải điện áp và nhiệt độ mà pin có thể được sử dụng một cách an toàn. Dòng điện nạp lớn nhất và giới hạn dưới của điện áp phóng cũng có thể được đặt cho vùng hoạt động.

Pin được sản xuất mới có thể áp dụng vùng làm việc như với pin ban đầu, nếu có cùng vật liệu điện cực, cùng chiều dày, thiết kế và tấm pin như với pin ban đầu, và nhỏ hơn 120 % dung lượng của pin ban đầu. Pin mới có thể được coi là pin trong cùng loạt sản phẩm.

Điện áp nạp được đặt vào các pin sao cho thúc đẩy phản ứng hóa học trong quá trình nạp. Tuy nhiên, nếu điện áp nạp quá cao thì sẽ xảy ra phản ứng hóa học quá mức hoặc phản ứng phụ, và pin trở nên không ổn định về nhiệt. Do đó, quan trọng là điện áp nạp không bao giờ được vượt quá giá trị do nhà chế tạo pin quy định (tức là giới hạn trên của điện áp nạp). Trường hợp pin được nạp ở điện áp cao hơn giới hạn trên của điện áp nạp, lượng iôn lithium vượt quá được tách ra khỏi vật liệu hoạt động điện cực dương, và kết cấu tinh thể của nó có xu hướng vỡ ra. Trong các điều kiện này, khi ngắn mạch bên trong xảy ra, quá nhiệt có thể dễ xảy ra hơn so với khi pin được nạp trong vùng hoạt động xác định trước. Do đó, các pin không bao giờ được nạp ở điện áp cao hơn giới hạn trên của điện áp nạp.

Khi pin được nạp ở nhiệt độ cao hơn dải nhiệt độ tiêu chuẩn, tính năng an toàn của pin có xu hướng giảm do độ ổn định thấp hơn của các kết cấu tinh thể. Ngoài ra, trong dải nhiệt độ cao, quá nhiệt có xu hướng xảy ra khi có thay đổi nhiệt độ tương đối nhỏ.

Khi đó, việc nạp các pin trong dải nhiệt độ cao cần được khống chế như sau: Khi nhiệt độ bề mặt của pin nằm trong dải nhiệt độ cao quy định bởi nhà chế tạo pin, áp dụng các điều kiện nạp cụ thể ví dụ như điện áp nạp thấp hơn và dòng điện nạp thấp hơn; khi nhiệt độ bề mặt của pin cao hơn giới hạn trên của dải nhiệt độ cao, pin không bao giờ được nạp với dòng điện nạp bất kỳ nào.

Khi pin được nạp ở dải nhiệt độ thấp, tốc độ vận chuyển khối lượng giảm và tốc độ ion lithium thâm nhập vào vật liệu điện cực âm trở nên thấp. Do đó, lithium kim loại dễ tích tụ trên bề mặt cácbon. Trong điều kiện này, pin trở nên không ổn định về nhiệt và dễ bị quá nóng và gây ra quá nhiệt. Ngoài ra, trong dải nhiệt độ thấp, việc chấp nhận các iôn lithium phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, Trong hệ thống pin/acquy lithium chứa nhiều pin nối tiếp nhau, việc tiếp nhận ion lithium của từng pin là khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ pin mà sẽ làm giảm tính an toàn của hệ thống pin/acquy.

Khi đó, việc nạp các pin trong dải nhiệt độ thấp cần được khống chế như sau: khi nhiệt độ bề mặt của pin nằm trong dải nhiệt độ thấp quy định bởi nhà chế tạo pin, áp dụng các điều kiện nạp cụ thể ví dụ như điện áp nạp thấp hơn và dòng điện nạp thấp hơn; Khi nhiệt độ bề mặt của pin thấp hơn giới hạn dưới của dải nhiệt độ thấp, pin không bao giờ được nạp với dòng điện nạp bất kỳ nào.

An Dương (T/h)