Ứng phó với cháy pin đang được mở rộng sang cả giai đoạn cảnh báo sớm và kiểm tra hiện trường sau dập lửa. Trong bối cảnh hiện tượng mất kiểm soát nhiệt rất khó nhận biết trước khi bùng phát, ngành pin bắt đầu đẩy mạnh ứng dụng cảm biến khí off-gas và robot không người lái để nâng hiệu quả giám sát an toàn.

Theo giới công nghiệp, cháy pin lithium thường khởi phát từ trước khi xuất hiện khói hoặc lửa. Khi các bất thường như quá nhiệt hoặc sạc quá mức tích tụ, chất điện giải trong cell bị phân hủy và phát thải hơi khí ra ngoài, còn gọi là off-gas. Nếu quá trình này tiếp diễn, pin có thể chuyển sang trạng thái mất kiểm soát nhiệt rồi mới bốc khói và bùng cháy. Trong khi đó, các biện pháp an toàn trước đây chủ yếu tập trung vào giai đoạn cháy đã hình thành.

Ngay cả khi hệ thống quản lý pin (BMS) hoạt động, điện áp và nhiệt độ thường gần như không thay đổi cho tới sát thời điểm xảy ra mất kiểm soát nhiệt. Vì vậy, việc phát hiện sớm bằng các chỉ số thông thường rất hạn chế. Sau khi đám cháy được khống chế, phần pin còn lại vẫn có thể tiếp tục chuyển sang trạng thái mất kiểm soát nhiệt, khiến việc tiếp cận kiểm tra trực tiếp trở nên rủi ro.

Nguy cơ này đã được ghi nhận trong một số sự cố thực tế. Tháng 8 vừa qua, hỏa hoạn xảy ra tại kho thành phẩm của một nhà máy sản xuất pin sơ cấp ở tỉnh Chungcheong Nam. Theo Viện Nghiên cứu Phòng cháy chữa cháy Quốc gia, khoảng 210.000 bộ pin sơ cấp dùng cho quân đội được lưu kho tại đây cùng mẫu với loại pin liên quan đến vụ cháy nhà máy Aricell ở Hwaseong, tỉnh Gyeonggi, hồi tháng 6/2024. Trong vụ việc đó, hiện tượng mất kiểm soát nhiệt lan truyền của pin lithium đã thiêu rụi toàn bộ tòa nhà và khiến 23 công nhân thiệt mạng.

Tại kho ở Chungcheong Nam, đám cháy được khống chế sớm nhờ kết cấu bê tông cốt thép chống cháy, tường ngăn cháy và hệ thống chữa cháy tự động lắp tại từng kệ lưu trữ pin. Tuy nhiên, nhiều bộ pin tuy không bị cháy trực tiếp vẫn đã phơi nhiễm với nhiệt độ cao. Với pin lithium, lượng nhiệt tích tụ này có thể kích hoạt một đợt mất kiểm soát nhiệt thứ cấp, thậm chí dẫn tới nổ dây chuyền chỉ bởi va chạm nhỏ hoặc nhiệt độ tăng thêm. Sau vụ cháy, lực lượng cứu hỏa đã phải phong tỏa khu vực bên trong trong hai tuần và chỉ theo dõi từ bên ngoài.

Trước rủi ro đó, ngành công nghiệp đang mở rộng phạm vi giám sát an toàn sang cả giai đoạn trước khi cháy và sau khi dập lửa. Ở khâu cảnh báo sớm, cảm biến phát hiện off-gas được xem là một trong những giải pháp đáng chú ý. Trong thử nghiệm của Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia của Mỹ, cảm biến hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) phản ứng với off-gas đã phát cảnh báo trước khi xảy ra mất kiểm soát nhiệt 7,1 phút. Khi bộ pin được ngắt dòng ngay sau khi cảm biến phát hiện dấu hiệu bất thường, hệ thống đã hạ nhiệt mà không bốc cháy.

Tại Hàn Quốc, nhóm nghiên cứu của Đại học Hanyang cũng đang tìm kiếm điều kiện để nhận biết sớm mất kiểm soát nhiệt thông qua off-gas đối với pin dạng pouch. Đây là loại pin không có van an toàn nên khí khó thoát ra ngoài ngay từ đầu.

Ở giai đoạn sau dập lửa, robot đang được đưa vào để thay con người khảo sát hiện trường. Tại kho ở Chungcheong Nam, robot Vine do Viện Nghiên cứu Phòng cháy chữa cháy Quốc gia phối hợp với nhóm của giáo sư Yoo Ji-hwan thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) phát triển đã được triển khai. Theo đánh giá của nhóm nghiên cứu, robot bánh xe hoặc robot bốn chân có thể giẫm lên các viên pin nằm dưới sàn bằng phần thân kim loại nặng, từ đó kích hoạt mất kiểm soát nhiệt.

Robot Vine di chuyển bằng cơ chế bơm khí để ống mềm đảo chiều và vươn dài về phía trước, gần như không tạo áp lực lên mặt sàn. Thiết bị này có thể đi vào qua cửa thoát khí trên mái hoặc các khe hở dưới sàn, đồng thời truyền dữ liệu thời gian thực về nhiệt độ bên trong, tình trạng biến dạng của pin và dấu hiệu sụp đổ kết cấu.

Theo giới công nghiệp, xu hướng ứng dụng cảm biến off-gas và robot khảo sát không người lái nhiều khả năng sẽ mở rộng sang các nhà máy sản xuất cell pin. Phát hiện off-gas đã cho thấy hiệu quả trong các trạng thái bất thường tiến triển chậm như sạc quá mức hoặc quá nhiệt, vì vậy được đánh giá là phù hợp với những dây chuyền xử lý khối lượng lớn cell pin.

Ở nước ngoài, công nghệ phát hiện off-gas cũng bắt đầu được đưa vào các yêu cầu về phòng cháy. Theo TFactory, công ty bảo hiểm tài sản FM Global của Mỹ đã sửa đổi tiêu chuẩn phòng ngừa tổn thất đối với hệ thống lưu trữ năng lượng lithium-ion (ESS) từ tháng 1/2024. Theo quy định mới, nếu nhiệt độ cell tăng hoặc phát hiện off-gas, hệ thống ESS phải tự động tách khỏi hệ thống điện. Thiết bị phát hiện hydro được quy định riêng, đảm nhiệm chức năng cảnh báo và thông gió khẩn cấp sau khi mất kiểm soát nhiệt bắt đầu.

Bên cạnh đó, tiêu chuẩn NFPA 76 của Hiệp hội Phòng cháy chữa cháy Quốc gia Mỹ (NFPA) dành cho cơ sở viễn thông cũng yêu cầu thiết bị giám sát phát thải hơi điện giải trước khi xảy ra mất kiểm soát nhiệt đối với các hệ thống từ 20 kWh trở lên có mật độ pin cao. Do các doanh nghiệp pin Hàn Quốc vận hành nhà máy ở nước ngoài phải đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn của đơn vị bảo hiểm và quy định phòng cháy sở tại, việc triển khai công nghệ phát hiện off-gas được dự báo sẽ diễn ra sớm hơn tại các cơ sở ngoài Hàn Quốc.

Một đại diện trong ngành cho biết, với đặc thù của nhà máy cell pin, chỉ một sự cố mất kiểm soát nhiệt cũng có thể gây thiệt hại đặc biệt nghiêm trọng. Vì vậy, doanh nghiệp đang chủ động nâng chuẩn an toàn nội bộ để tối ưu hiệu quả quản trị rủi ro so với chi phí, thay vì chờ tiến độ luật hóa.