Pin LiFePO4: cấu tạo, độ an toàn, pin 12V 100Ah và cách sạc

Pin LiFePO4 là gì

LiFePO4 là công thức của lithium sắt phốt phát, vật liệu cực dương cấu trúc olivin do nhóm của John Goodenough công bố năm 1997. Goodenough sau đó nhận giải Nobel Hóa học 2019 cho pin lithium ion. Tài liệu khoa học về giải Nobel 2019 ghi LFP có điện thế thấp hơn LiCoO2 nhưng rất ổn định và sạc được ở dòng lớn. Cách ion lithium đi lại giữa hai cực thì giống mọi pin lithium ion khác.

Cell LFP cỡ 21700 mà Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT, Đức) tháo ra phân tích có cực dương LiFePO4, cực âm gốc carbon, và được sạc tới 3,65 V. Các cell NMC, NCA trong cùng thử nghiệm sạc tới 4,2 V.

Cấu tạo pin LiFePO4: cell nối tiếp và BMS

Theo datasheet pin lithium sắt phốt phát của Victron, một cell LFP có điện áp danh định 3,2 V; pin 12,8 V gồm 4 cell nối tiếp, pin 25,6 V gồm 8 cell. Con số 12,8 V in trên nhãn chính là 4 × 3,2 V.

Đi kèm các cell là mạch quản lý pin (BMS), theo dõi điện áp từng cell và nhiệt độ để ngắt sạc hoặc ngắt tải. Có loại tích hợp BMS trong mô-đun, như mô-đun pin LiFePO4 51,2 V SE-G5.1 Pro-B của Deye. Dòng Lithium Battery Smart của Victron chỉ gắn mạch cân bằng và đo, phải nối BMS rời với các ngưỡng mặc định sau:

• Báo trước khi một cell xuống dưới 3,1 V.
• Ngắt tải khi một cell xuống dưới 2,8 V.
• Ngừng sạc khi một cell vượt 3,75 V, hoặc khi pin quá nóng hay quá lạnh.

Pin lithium hay LFP: khác nhau ở đâu

LFP cũng là pin lithium ion, nên hỏi pin lithium hay LFP thực ra là so LFP với các loại dùng niken như NMC và NCA. Theo báo cáo Batteries and Secure Energy Transitions của IEA (4/2024), LFP không chứa niken và coban, khó cháy hơn, bền chu kỳ hơn và rẻ hơn NMC trên 20%. Đổi lại, mật độ năng lượng ở cấp cell thấp hơn 20–30%, nên cùng dung lượng thì khối pin nặng và to hơn.

Nhóm KIT nung chậm các cell 21700 đã sạc đầy trong nhiệt lượng kế (công bố ngày 22/4/2023). Cell NMC bắt đầu thoát nhiệt (thermal runaway) ở khoảng 198°C, cell LFP ở khoảng 256°C. Khi bị đâm đinh, cell LFP không thoát nhiệt. Dù vậy, sổ tay Victron cảnh báo pin LiFePO4 bị sạc quá, bị hỏng hoặc được sạc lại sau khi xả cạn có thể thải ra khí có hại, nên hãng bắt buộc dùng BMS.

Vì sao pin LiFePO4 dùng nhiều cho lưu trữ điện mặt trời

Pin lưu trữ đặt cố định nên nặng hơn một chút cũng không sao; IEA ghi ứng dụng lưu trữ xếp giá, khả năng sạc xả thường xuyên, độ an toàn và tuổi thọ lên trước mật độ năng lượng. LFP chiếm khoảng 80% thị trường pin lưu trữ năm 2023, tăng từ khoảng 65% năm 2022, và làm việc tốt hơn NMC ở khí hậu nóng.

Ngày nắng yếu, pin không được sạc đầy. Ắc quy chì bị sạc thiếu kéo dài sẽ hỏng sớm do sunfat hóa. Pin LiFePO4 thì không cần sạc đầy, Victron còn ghi tuổi thọ nhỉnh lên khi chỉ sạc một phần. Victron ghi hiệu suất sạc xả một vòng của LFP là 92%, của ắc quy chì trung bình 80%.

Pin LiFePO4 12V 100Ah: năng lượng thật và so với ắc quy chì

Pin LiFePO4 12V 100Ah gồm 4 cell 3,2 V nối tiếp, điện áp danh định 12,8 V. Năng lượng danh định là 12,8 V × 100 Ah = 1.280 Wh, đúng con số Victron in cho mẫu này ở 25°C. Ở 0°C, dung lượng còn 80 Ah.

Xả 80% mỗi ngày (mức Victron dùng để tính 2.500 chu kỳ), pin cấp khoảng 1.024 Wh, đủ cho tải 100 W chạy khoảng 10 giờ, chưa tính hao hụt qua inverter. Bảng so mẫu này với ắc quy AGM Deep Cycle 12 V 110 Ah của cùng hãng:

Thông số	Pin LiFePO4 12,8 V 100 Ah	AGM Deep Cycle 12 V 110 Ah
Năng lượng danh định	1.280 Wh	1.320 Wh (xả 20 giờ)
Khối lượng	14 kg	32 kg
Số chu kỳ ở độ xả sâu 80%	2.500	400
Hiệu suất sạc xả một vòng	92%	80% (trung bình ắc quy chì)

Điểm yếu của ắc quy AGM khi trời nóng và xả nhanh

Theo datasheet ắc quy Gel và AGM của Victron, AGM nạp phao có tuổi thọ thiết kế 7–10 năm ở 20°C nhưng chỉ 4 năm ở 30°C. Xả hết trong 1 giờ, AGM chỉ cấp được 65% dung lượng định mức.

Cách sạc pin LiFePO4 và giữ pin bền

Bộ sạc phải có chế độ LiFePO4 hoặc cho chỉnh tay thông số. Với bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời hay inverter, sổ tay pin Lithium Smart của Victron khuyên đặt cho pin 12,8 V như sau:

• Sạc hấp thụ (absorption) 14,2 V trong 2 giờ; datasheet cho phép 14,0–14,4 V.
• Điện áp phao (float) 13,5 V.
• Tắt bù nhiệt hoặc đặt 0 mV/°C.
• Dòng sạc khuyến nghị 0,5C, tức 50 A cho pin 100 Ah.

Nhiệt độ cho phép sạc

Victron chỉ cho sạc từ 5°C đến 50°C và ghi cell sẽ hỏng vĩnh viễn nếu sạc dưới 5°C; Deye ghi dải sạc 0–55°C. Ngưỡng tùy hãng, nên đọc tài liệu đi kèm pin LiFePO4 và để BMS tự ngắt sạc khi pin quá lạnh hay quá nóng.

Sạc đủ giai đoạn hấp thụ, tránh xả cạn

Mạch cân bằng cell chỉ làm việc ở giai đoạn hấp thụ. Ở hệ điện mặt trời độc lập, nhiều ngày nắng yếu khiến pin không qua hết giai đoạn này và các cell lệch dần, nên Victron khuyên hệ độc lập cần 4–8 giờ hấp thụ mỗi tháng. Khi BMS đã ngắt tải vì cell thấp áp, phải sạc lại ngay.

Chọn pin LiFePO4 cho hệ điện mặt trời

Khi so các hãng, đọc kỹ điều kiện đo chu kỳ. Victron tính 2.500 chu kỳ ở độ xả sâu 80% đến khi còn 80% dung lượng; Deye ghi từ 6.000 chu kỳ trở lên ở độ xả sâu 90%, đến khi còn 70%. Hai con số này không so trực tiếp được. Nên chọn pin có chứng nhận IEC 62619, tiêu chuẩn an toàn cho pin lithium dùng trong công nghiệp và lưu trữ cố định.

LTA không bán lẻ pin rời. Nếu bạn cần pin LiFePO4 cho hệ thống điện mặt trời hybrid hoặc hệ độc lập ở nhà ở, cửa hàng hay nhà xưởng, LTA khảo sát miễn phí trên toàn quốc. Gọi hoặc nhắn Zalo 0981.014.340.

Nguồn tham khảo:

• Victron Energy B.V. (26/8/2024)
• Victron Energy B.V. (28/1/2026)
• Victron Energy B.V. (9/12/2025)
• Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT), tạp chí Batteries 9(5):237 (22/4/2023)
• Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) (25/4/2024)
• Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển (nobelprize.org) (9/10/2019)
• Deye (7/9/2026)
• Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) (24/5/2022)

Câu hỏi thường gặp về pin LiFePO4