Nguyên lý và phương pháp sửa chữa pin lithium-ion (18650)

Pin lithium (Lithium Battery) là loại pin có thành phần điện hóa chứa lithium (gồm lithium kim loại, hợp kim lithium, ion lithium hoặc polymer lithium). Nhìn chung, pin lithium chia thành hai nhóm chính:

• Pin lithium kim loại: không sạc lại được, bên trong có chứa lithium dạng kim loại.

• Pin lithium-ion: không chứa lithium kim loại, có thể sạc đi sạc lại nhiều lần.

Vậy làm thế nào để sửa chữa hoặc phục hồi pin lithium-ion, đặc biệt là dòng 18650 vốn được sử dụng rất rộng rãi? Hãy cùng tìm hiểu.

1. Nguyên lý sạc – xả của pin lithium-ion

Khi sạc, các ion lithium di chuyển từ cực dương (cathode) qua chất điện phân và chèn vào các khe hở của lớp carbon ở cực âm (anode). Lượng ion càng nhiều, dung lượng sạc càng cao.

Khi xả (sử dụng), quá trình diễn ra ngược lại: ion lithium từ cực âm quay trở lại cực dương. Năng lượng sinh ra chính là điện năng cung cấp cho thiết bị.

• Dung lượng pin thực tế được hiểu là dung lượng xả (discharge capacity).

• Quá trình sạc – xả là chuỗi di chuyển liên tục của ion lithium từ cực dương → cực âm → cực dương.

2. Nguyên lý phục hồi pin 18650

Sau một thời gian dài sử dụng, bề mặt pin 18650 thường bị oxy hóa, gây tiếp xúc kém giữa pin và thiết bị (như điện thoại, laptop). Kết quả là pin nhanh chai, nhanh hết.

Một số phương pháp khắc phục:

• Vệ sinh bề mặt tiếp xúc: dùng tẩy, giấy nhám hoặc dụng cụ chuyên dụng để làm sạch.

• Tác động nhiệt độ thấp: khi pin được đưa vào môi trường lạnh, cấu trúc vi mô của điện cực và điện giải thay đổi, giúp giảm rò rỉ điện và tăng thời gian chờ khi sạc lại.

Tuy nhiên, tuổi thọ pin lithium-ion trung bình khoảng 500–600 chu kỳ sạc. Khi cấu trúc vi mô bên trong bị phá vỡ, hiệu quả lưu trữ điện tích giảm và không thể phục hồi hoàn toàn.

3. Cách sửa pin 18650

Một số phương pháp thường được áp dụng:

• Xả sâu (deep discharge): kết nối pin với bóng đèn nhỏ 1,5V, xả hết năng lượng rồi mới sạc lại để kéo dài thời gian sử dụng.

• Đông lạnh pin: đặt pin vào môi trường nhiệt độ thấp để thay đổi trạng thái điện giải, sau đó sạc lại giúp kéo dài thời gian chờ.

• Xả hết – sạc đầy nhiều lần: tháo pin ra, để tự xả cạn trong vài ngày, sau đó sạc đầy, lặp lại vài chu kỳ để kích hoạt lại dung lượng ẩn.

4. Các lỗi thường gặp của pack pin lithium

• Suy giảm dung lượng theo thời gian: sau 2 năm sử dụng liên tục, dung lượng giảm mạnh, thường không còn giá trị sửa chữa.

• Hỏng đột ngột: xuất hiện các lỗi như không sạc vào, mất điện nhanh, pin tụt áp, không khởi động được → có thể còn khả năng sửa.

5. Phân tích và bảo dưỡng pack pin lithium

Một số bước kiểm tra và phân tích cơ bản:

• Quan sát bên ngoài: xem có rò rỉ, cháy nổ, biến dạng, nước vào… trước khi tháo.

• Kiểm tra điện áp: đo điện áp tại cổng sạc/xả, nếu bằng 0 thì có thể lỗi ở bảng mạch bảo vệ (BMS).

• Phân tích bảng mạch bảo vệ: nếu cháy linh kiện hoặc nổ, thường phải thay mới thay vì sửa.

• Giảm dung lượng bất thường: có thể do một số cell đạt ngưỡng điện áp tối đa trước các cell khác, dẫn đến mạch ngắt sạc sớm.

• Không thể sạc/xả: có thể cell bị hỏng, tụt áp về 0, khiến mạch bảo vệ kích hoạt chế độ ngắt.

6. Các bước sửa chữa pack pin lỗi

Có nhiều cách tiếp cận, phổ biến gồm:

• Phương pháp cộng/trừ cell:

  • Cộng cell: thêm cell mới cùng thông số vào mỗi nhánh để cân bằng và đảm bảo ổn định.

  • Trừ cell: loại bỏ cell hỏng trong chuỗi, nhưng cần đảm bảo điện áp và mạch bảo vệ vẫn tương thích.

• Xả điện: kết nối với điện trở hoặc tải để xả, rồi sạc lại nhiều lần để kiểm tra.

• Kích hoạt lại: dùng pin 12V và điện trở hạn dòng để nạp dòng nhỏ trong thời gian ngắn, sau đó tăng dần.

• Thay cell: mở vỏ pack, tháo cell cũ bằng dụng cụ chuyên dụng, sau đó thay cell mới đúng thông số và hàn lại.

7. Kết luận

Sửa chữa pin lithium (như 18650) là việc áp dụng các biện pháp vật lý/hoá học để phục hồi dung lượng, kéo dài tuổi thọ và cải thiện hiệu năng. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng khả thi:

• Với pin đã quá tuổi thọ tự nhiên → nên thay mới.

• Với pack pin lỗi bất thường, cell còn tốt → có thể sửa và tái sử dụng.

Việc sửa chữa cần kiến thức chuyên môn và dụng cụ chuyên dụng để tránh rủi ro cháy nổ.