Pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng, thiết bị điện tử và nhiều ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, trong quá trình sạc, xả hoặc vận hành ở cường độ cao, nhiệt độ pin có thể tăng bất thường do dòng điện lớn, điện trở nội, lỗi kết nối hoặc suy giảm chất lượng cell pin. Nếu không được phát hiện kịp thời, tình trạng quá nhiệt có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ, hiệu suất và thậm chí gây ra hiện tượng thoát nhiệt (thermal runaway). Máy đo nhiệt độ bằng hồng ngoại là một công cụ hữu ích để kiểm tra nhanh nhiệt độ bề mặt pin lithium mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Vì sao cần kiểm tra nhiệt độ pin lithium ?
Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng phản ánh tình trạng hoạt động của pin lithium-ion. Khi pin làm việc, các phản ứng điện hóa bên trong cùng với điện trở nội và tổn hao năng lượng sẽ sinh nhiệt. Mức tăng nhiệt trong giới hạn thiết kế là hiện tượng bình thường, nhưng sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các cell hoặc hiện tượng nóng lên bất thường tại một vị trí có thể là dấu hiệu của vấn đề kỹ thuật.
Chẳng hạn, một cell pin có nhiệt độ cao hơn đáng kể so với các cell lân cận có thể liên quan đến điện trở nội tăng, mất cân bằng cell, lỗi tiếp xúc hoặc hư hỏng cục bộ. Tại các điểm đấu nối, đầu cực và thanh dẫn điện, nhiệt độ tăng cao cũng có thể xuất phát từ mối nối lỏng hoặc điện trở tiếp xúc lớn.
Việc kiểm tra nhiệt độ vì vậy không chỉ nhằm xác định pin có đang nóng hay không, mà còn giúp phát hiện sự phân bố nhiệt không đồng đều trong toàn bộ cụm pin. Đây là thông tin có giá trị trong quá trình kiểm tra chất lượng, bảo trì định kỳ và đánh giá an toàn hệ thống lưu trữ năng lượng.
Máy đo nhiệt độ bằng hồng ngoại kiểm tra nhiệt độ pin lithium như thế nào ?
Máy đo nhiệt độ hồng ngoại hoạt động dựa trên nguyên lý thu nhận bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt vật thể. Từ tín hiệu này, thiết bị tính toán và hiển thị nhiệt độ bề mặt mà không cần chạm vào đối tượng đo.
Khi kiểm tra pin lithium, kỹ thuật viên hướng máy vào bề mặt cell pin, module hoặc các vị trí cần giám sát. Thiết bị sẽ cho kết quả trong thời gian ngắn, thuận tiện khi cần kiểm tra nhiều điểm trên một cụm pin hoặc những vị trí khó tiếp cận.
Một số dòng máy đo hồng ngoại cho phép lựa chọn hệ số phát xạ (emissivity) để phù hợp với đặc tính bề mặt vật liệu. Đây là yếu tố cần lưu ý bởi vỏ pin kim loại sáng bóng, bề mặt phản xạ hoặc lớp phủ khác nhau có thể ảnh hưởng đến kết quả đo. Nếu cài đặt hệ số phát xạ không phù hợp, giá trị hiển thị có thể sai lệch so với nhiệt độ thực tế.
Đối với các hệ thống pin có nhiều cell, việc đo tại những vị trí tương ứng trong cùng điều kiện vận hành sẽ giúp so sánh mức nhiệt giữa các cell. Nếu một vị trí có nhiệt độ cao bất thường, kỹ thuật viên có thể tiếp tục kiểm tra bằng thiết bị chuyên dụng để xác định nguyên nhân.
Quy trình kiểm tra nhiệt độ pin lithium bằng máy đo hồng ngoại
Để kết quả đo có giá trị tham khảo, cần thực hiện kiểm tra trong điều kiện vận hành tương đối ổn định. Trước tiên, cần xác định trạng thái của pin tại thời điểm đo, chẳng hạn đang sạc, đang xả hay ở chế độ nghỉ. Nhiệt độ pin có thể thay đổi đáng kể theo tải và điều kiện môi trường, vì vậy không nên so sánh các kết quả được ghi nhận trong những trạng thái vận hành khác nhau.
Khi tiến hành đo, nên lựa chọn khoảng cách phù hợp với tỷ lệ khoảng cách trên kích thước vùng đo (D) của thiết bị. Nếu khoảng cách quá xa, vùng đo có thể bao phủ nhiều cell hoặc cả những khu vực xung quanh, khiến kết quả không phản ánh chính xác nhiệt độ tại vị trí cần kiểm tra.
Kỹ thuật viên nên đo lần lượt tại bề mặt từng cell, các khu vực trung tâm và rìa module, đầu cực, thanh dẫn điện cũng như các điểm kết nối. Với những cụm pin có nhiều cell, nên duy trì cùng khoảng cách và góc đo để hạn chế sai khác do phương pháp đo.
Sau khi ghi nhận kết quả, cần so sánh nhiệt độ giữa các vị trí tương ứng và đối chiếu với giới hạn vận hành do nhà sản xuất pin quy định. Một điểm nóng bất thường cần được kiểm tra thêm, thay vì chỉ dựa vào một giá trị nhiệt độ đơn lẻ để kết luận pin bị lỗi.
Những yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo
Máy đo nhiệt độ hồng ngoại pin lithium chỉ ghi nhận nhiệt độ bề mặt, không đo trực tiếp nhiệt độ bên trong cell pin. Do đó, nhiệt độ hiển thị có thể khác với nhiệt độ lõi pin, đặc biệt khi quá trình sinh nhiệt bên trong diễn ra nhanh hoặc lớp vỏ có khả năng truyền nhiệt hạn chế.
Đặc tính bề mặt cũng ảnh hưởng đáng kể đến phép đo. Bề mặt kim loại sáng bóng có thể phản xạ bức xạ từ môi trường xung quanh, làm kết quả không ổn định. Trong khi đó, bề mặt có lớp phủ mờ thường thuận lợi hơn cho phép đo hồng ngoại. Việc lựa chọn hệ số phát xạ phù hợp và kiểm tra hướng đo là cần thiết để hạn chế sai số.
Ngoài ra, cần chú ý đến tỷ lệ D, kích thước vùng đo, nhiệt độ môi trường và sự thay đổi trạng thái sạc, xả của pin. Đối với những ứng dụng yêu cầu giám sát nhiệt độ liên tục hoặc phát hiện điểm nóng trên toàn bộ cụm pin, camera ảnh nhiệt có thể là lựa chọn phù hợp hơn so với máy đo hồng ngoại dạng điểm.
Khi nào nên sử dụng máy đo hồng ngoại và khi nào cần camera ảnh nhiệt ?
Máy đo nhiệt độ hồng ngoại dạng súng phù hợp với các công việc kiểm tra nhanh tại một số vị trí xác định. Thiết bị có ưu điểm là thao tác đơn giản, thời gian phản hồi nhanh và thuận tiện cho công tác bảo trì định kỳ. Đây là lựa chọn phù hợp khi kỹ thuật viên cần kiểm tra nhiệt độ tại đầu cực, mối nối hoặc từng khu vực trên module pin.
Trong khi đó, camera ảnh nhiệt có khả năng ghi nhận phân bố nhiệt trên toàn bộ bề mặt trong một lần quan sát. Hình ảnh nhiệt giúp nhận biết vị trí nóng bất thường giữa nhiều cell, phát hiện điểm nóng cục bộ và lưu lại dữ liệu phục vụ phân tích xu hướng. Với các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn hoặc dây chuyền sản xuất pin, phương pháp này mang lại lợi thế rõ rệt trong công tác kiểm tra.
Tùy theo quy mô hệ thống và yêu cầu kiểm soát, hai thiết bị có thể được sử dụng kết hợp. Máy đo hồng ngoại phục vụ kiểm tra nhanh, trong khi camera ảnh nhiệt hỗ trợ đánh giá tổng thể và xác định khu vực cần kiểm tra chuyên sâu.
Lưu ý an toàn khi kiểm tra pin lithium
Việc phát hiện nhiệt độ bất thường có ý nghĩa quan trọng, nhưng máy đo hồng ngoại không thể thay thế hệ thống quản lý pin BMS hoặc các thiết bị giám sát an toàn chuyên dụng. Thiết bị chỉ cung cấp thông tin về nhiệt độ bề mặt tại thời điểm đo, không thể xác định đầy đủ tình trạng hóa học hay mức độ an toàn bên trong cell pin.
Nếu phát hiện pin nóng lên nhanh, phồng, rò rỉ, phát ra mùi bất thường hoặc có dấu hiệu bất thường khác, cần thực hiện quy trình xử lý an toàn theo hướng dẫn của nhà sản xuất và quy định tại cơ sở. Không nên tiếp tục sạc, xả hoặc tự ý tháo rời cụm pin đang có dấu hiệu nguy hiểm.
Đối với hệ thống pin công nghiệp và lưu trữ năng lượng, việc kiểm tra nhiệt độ nên được tích hợp vào kế hoạch bảo trì định kỳ, kết hợp với dữ liệu từ BMS, cảm biến nhiệt độ tiếp xúc và các phương pháp kiểm tra chuyên sâu khi cần thiết.
Kiểm tra nhiệt độ pin lithium bằng máy đo hồng ngoại là phương pháp nhanh chóng, không tiếp xúc và thuận tiện trong công tác bảo trì, giám sát thiết bị. Thông qua việc so sánh nhiệt độ giữa các cell, module và điểm kết nối, kỹ thuật viên có thể nhận biết những khu vực có dấu hiệu quá nhiệt để tiến hành kiểm tra chuyên sâu.
Để lựa chọn thiết bị đo nhiệt độ hồng ngoại phù hợp, cần quan tâm đến dải đo nhiệt độ, độ chính xác, tỷ lệ khoảng cách trên kích thước vùng đo (D), khả năng điều chỉnh hệ số phát xạ và điều kiện sử dụng thực tế. Với các ứng dụng cần theo dõi phân bố nhiệt trên diện rộng, camera ảnh nhiệt sẽ là giải pháp bổ sung đáng cân nhắc.
