Causes et méthodes de traitement de la pile au lithium gonflée
Table des matières
Les piles au lithium sont largement utilisées sur le marché en raison de leur rapport énergétique élevé et de leur grande sécurité. Les piles au lithium ne sont pas aussi sûres que les piles au polymère. Cependant, en raison de leur développement précoce, elles sont relativement bon marché et de nombreux fabricants peuvent les produire, ce qui entraîne des irrégularités et la sécurité des piles au lithium n'est parfois pas garantie.
En outre, s'il est utilisé de manière incorrecte ou si le niveau de production est limité, il subsiste certains risques pour la sécurité, tels que batterie gonflée. Pourquoi les piles au lithium présentent-elles un phénomène de gonflement ? Examinons les causes d'une batterie gonflée et quelques solutions.
Analyse de la structure de base des batteries au lithium
La composition des matériaux principaux de la batterie au lithium est la suivante : matériau de la cathode, matériau de l'anode, électrolyte, séparateur de la batterie au lithium (matériau d'isolation).
Cathode
Du point de vue de la composition du poids de la batterie, le matériau de la cathode Les matériaux cathodiques représentent une part importante (généralement 70%-80%), car la performance du matériau cathodique affecte directement la performance de la batterie lithium-ion, et son coût détermine aussi directement le coût de la batterie. Les matériaux cathodiques représentent 30% à 40% du coût des batteries lithium-ion et affectent aussi directement la densité énergétique et les performances des batteries lithium-ion.
Anode
Le matériau de l'anode est composé d'un matériau dont le potentiel est inférieur à celui de la cathode. Il présente une capacité spécifique élevée et une bonne réversibilité de la charge et de la décharge, ce qui lui permet de conserver une bonne stabilité dimensionnelle et mécanique au cours du processus d'intercalation du lithium. Le matériau de l'anode affecte principalement l'efficacité et la performance du cycle de la batterie au lithium.
Les performances du matériau de l'anode ont également une incidence directe sur les performances de la batterie au lithium. Le matériau de l'anode représente environ 10-20% du coût total de la batterie au lithium. En ce qui concerne le type de matériaux d'anode, on distingue les anodes à base de carbone et les anodes sans carbone.
Électrolyte
L'électrolyte joue le rôle de transporteur de charges entre la cathode et l'anode (comme l'onde porteuse dans la radio) et possède une conductivité ionique élevée. Il influe sur la densité énergétique, l'application à des températures élevées, la durée de vie, la densité de puissance, les performances en matière de sécurité et d'autres facteurs des batteries au lithium.
Séparateur de piles au lithium
Les séparateur de piles au lithium a une certaine taille de pore et une certaine porosité pour garantir une faible résistance et une conductivité ionique élevée. Il présente une bonne perméabilité aux ions lithium, une bonne mouillabilité à l'électrolyte, une capacité suffisante d'absorption et d'hydratation des liquides et maintient la conductivité ionique. En même temps, il possède une isolation électronique pour assurer l'isolation mécanique de la cathode et de l'anode.
En outre, il doit présenter des propriétés mécaniques suffisantes, telles que la résistance à la perforation et à la traction, ainsi qu'une résistance à la corrosion de l'électrolyte et une stabilité électrochimique suffisante. Les batteries de puissance ont des exigences plus élevées en matière de séparateurs, et des séparateurs composites sont généralement utilisés.
Pourquoi les piles au lithium sont-elles gonflées ?
Il y a trois raisons principales au gonflement de la batterie au lithium:：
Premièrement, les problèmes liés au processus de production du fabricant
En raison du grand nombre de fabricants, afin de réduire les coûts, de nombreux fabricants rendent l'environnement de production difficile, utilisent des équipements et des machines qui seront éliminés, etc. Tous ces éléments peuvent faire gonfler la batterie au lithium lorsque l'utilisateur s'en sert, et même entraîner un plus grand danger.
Deuxièmement, les habitudes d'utilisation quotidiennes de l'utilisateur
Le second est l'utilisateur lui-même. Si l'utilisateur utilise les piles au lithium de manière inappropriée, par exemple en les surchargeant ou en les déchargeant de manière excessive, ou s'il les utilise de manière continue dans un environnement extrêmement difficile, la pile au lithium peut également apparaître gonflée.
Troisièmement, s'il n'est pas utilisé pendant une longue période et s'il est stocké de manière inappropriée
Si un produit n'est pas utilisé pendant une longue période, ses performances d'origine diminueront, la batterie ne sera pas utilisée pendant une longue période et elle n'aura pas été correctement conservée. Elle n'est pas utilisée lorsqu'elle est exposée à l'air pendant une longue période et que la batterie est complètement chargée. L'air étant conducteur dans une certaine mesure, s'il est placé trop longtemps, il équivaut à un contact direct entre la cathode et l'anode de la batterie, et un court-circuit chronique se produit. Une fois que le court-circuit se produit, il génère de la chaleur et certains électrolytes se décomposent ou même se gazéifient, ce qui fait gonfler la batterie.
Les raisons du gonflement de la batterie causé par la surcharge et la décharge excessive sont les suivantes :
Le gonflement de la batterie est dû à une surcharge : En cas de surcharge, tous les atomes de lithium présents dans le matériau de la cathode s'écoulent dans le matériau de l'anode, ce qui entraîne la déformation et l'effondrement de la grille d'origine de la cathode, et constitue l'une des principales raisons de la diminution de la puissance de la batterie au lithium. Au cours de ce processus, les ions lithium dans l'anode sont de plus en plus nombreux, et l'accumulation excessive fait croître les atomes de lithium en cristaux de souche, ce qui fait gonfler la batterie au lithium.
Batterie gonflée en raison d'une décharge excessive : Au cours du premier processus de charge et de décharge d'une batterie lithium-ion liquide, le matériau d'électrode et l'électrolyte réagissent à l'interface de la phase solide-liquide pour former une couche de passivation recouvrant la surface du matériau d'électrode. Le film de passivation formé peut empêcher efficacement le passage des molécules d'électrolyte, mais le Li+ peut être librement inséré et extrait à travers la couche de passivation, qui présente les caractéristiques d'un électrolyte solide. Par conséquent, cette couche de passivation est appelée interface électrolyte solide (SEI).
Le film SEI a un effet protecteur sur le matériau de l'anode, ce qui empêche la structure du matériau de s'effondrer et peut augmenter la durée de vie du matériau de l'électrode. Le film SEI n'est pas statique, et il y aura un peu de changement pendant le processus de charge et de décharge, principalement parce que certaines substances organiques subiront des changements réversibles. Après une décharge excessive de la batterie, le film SEI est endommagé de manière réversible et le SEI protégeant le matériau de l'anode est détruit, ce qui provoque l'effondrement du matériau de l'anode, formant ainsi le phénomène de la batterie gonflée.
Ces deux facteurs entraîneront une réaction violente similaire à un court-circuit à l'intérieur de la batterie pendant l'utilisation de celle-ci, générant une grande quantité de chaleur qui, à son tour, entraînera la décomposition et la gazéification de l'électrolyte, ainsi que l'apparition d'une batterie gonflée.
Comment se débarrasser en toute sécurité d'une pile gonflée ?
● Utilisez environ la moitié de la batterie et commencez à la réapprovisionner. Dans de rares cas, un entretien de décharge complète et de charge complète sera effectué, ce qui peut réduire considérablement la quantité de cristallisation et ralentir considérablement le phénomène de gonflement de la batterie. ● La batterie gonflée au lithium peut être jetée directement, car la capacité de puissance est déjà très faible, et il n'y a plus de puissance du tout après un court-circuit. ● Les batteries au lithium doivent généralement être recyclées de manière professionnelle afin de ne pas provoquer de pollution. S'il n'existe aucun moyen de s'en débarrasser, ils doivent être jetés dans la poubelle de recyclage classée.
Voici les raisons qui expliquent le gonflement de la batterie et comment y remédier correctement à l'avenir.
Causes et méthodes de traitement de la pile au lithium gonflée
Les piles au lithium sont largement utilisées sur le marché en raison de leur rapport énergétique élevé et de leur grande sécurité. Les piles au lithium ne sont pas aussi sûres que les piles au polymère. Cependant, en raison de leur développement précoce, elles sont relativement bon marché et de nombreux fabricants peuvent les produire, ce qui entraîne des irrégularités et la sécurité des piles au lithium n'est parfois pas garantie.
En outre, s'il est utilisé de manière incorrecte ou si le niveau de production est limité, il subsiste certains risques pour la sécurité, tels que batterie gonflée. Pourquoi les piles au lithium présentent-elles un phénomène de gonflement ? Examinons les causes d'une batterie gonflée et quelques solutions.
Analyse de la structure de base des batteries au lithium
La composition des matériaux principaux de la batterie au lithium est la suivante : matériau de la cathode, matériau de l'anode, électrolyte, séparateur de la batterie au lithium (matériau d'isolation).
Cathode
Du point de vue de la composition du poids de la batterie, le matériau de la cathode Les matériaux cathodiques représentent une part importante (généralement 70%-80%), car la performance du matériau cathodique affecte directement la performance de la batterie lithium-ion, et son coût détermine aussi directement le coût de la batterie. Les matériaux cathodiques représentent 30% à 40% du coût des batteries lithium-ion et affectent aussi directement la densité énergétique et les performances des batteries lithium-ion.
Anode
Le matériau de l'anode est composé d'un matériau dont le potentiel est inférieur à celui de la cathode. Il présente une capacité spécifique élevée et une bonne réversibilité de la charge et de la décharge, ce qui lui permet de conserver une bonne stabilité dimensionnelle et mécanique au cours du processus d'intercalation du lithium. Le matériau de l'anode affecte principalement l'efficacité et la performance du cycle de la batterie au lithium.
Les performances du matériau de l'anode ont également une incidence directe sur les performances de la batterie au lithium. Le matériau de l'anode représente environ 10-20% du coût total de la batterie au lithium. En ce qui concerne le type de matériaux d'anode, on distingue les anodes à base de carbone et les anodes sans carbone.
Électrolyte
L'électrolyte joue le rôle de transporteur de charges entre la cathode et l'anode (comme l'onde porteuse dans la radio) et possède une conductivité ionique élevée. Il influe sur la densité énergétique, l'application à des températures élevées, la durée de vie, la densité de puissance, les performances en matière de sécurité et d'autres facteurs des batteries au lithium.
Séparateur de piles au lithium
Les séparateur de piles au lithium a une certaine taille de pore et une certaine porosité pour garantir une faible résistance et une conductivité ionique élevée. Il présente une bonne perméabilité aux ions lithium, une bonne mouillabilité à l'électrolyte, une capacité suffisante d'absorption et d'hydratation des liquides et maintient la conductivité ionique. En même temps, il possède une isolation électronique pour assurer l'isolation mécanique de la cathode et de l'anode.
En outre, il doit présenter des propriétés mécaniques suffisantes, telles que la résistance à la perforation et à la traction, ainsi qu'une résistance à la corrosion de l'électrolyte et une stabilité électrochimique suffisante. Les batteries de puissance ont des exigences plus élevées en matière de séparateurs, et des séparateurs composites sont généralement utilisés.
Pourquoi les piles au lithium sont-elles gonflées ?
Il y a trois raisons principales au gonflement de la batterie au lithium:：
Premièrement, les problèmes liés au processus de production du fabricant
En raison du grand nombre de fabricants, afin de réduire les coûts, de nombreux fabricants rendent l'environnement de production difficile, utilisent des équipements et des machines qui seront éliminés, etc. Tous ces éléments peuvent faire gonfler la batterie au lithium lorsque l'utilisateur s'en sert, et même entraîner un plus grand danger.
Deuxièmement, les habitudes d'utilisation quotidiennes de l'utilisateur
Le second est l'utilisateur lui-même. Si l'utilisateur utilise les piles au lithium de manière inappropriée, par exemple en les surchargeant ou en les déchargeant de manière excessive, ou s'il les utilise de manière continue dans un environnement extrêmement difficile, la pile au lithium peut également apparaître gonflée.
Troisièmement, s'il n'est pas utilisé pendant une longue période et s'il est stocké de manière inappropriée
Si un produit n'est pas utilisé pendant une longue période, ses performances d'origine diminueront, la batterie ne sera pas utilisée pendant une longue période et elle n'aura pas été correctement conservée. Elle n'est pas utilisée lorsqu'elle est exposée à l'air pendant une longue période et que la batterie est complètement chargée. L'air étant conducteur dans une certaine mesure, s'il est placé trop longtemps, il équivaut à un contact direct entre la cathode et l'anode de la batterie, et un court-circuit chronique se produit. Une fois que le court-circuit se produit, il génère de la chaleur et certains électrolytes se décomposent ou même se gazéifient, ce qui fait gonfler la batterie.
Les raisons du gonflement de la batterie causé par la surcharge et la décharge excessive sont les suivantes :
Le gonflement de la batterie est dû à une surcharge : En cas de surcharge, tous les atomes de lithium présents dans le matériau de la cathode s'écoulent dans le matériau de l'anode, ce qui entraîne la déformation et l'effondrement de la grille d'origine de la cathode, et constitue l'une des principales raisons de la diminution de la puissance de la batterie au lithium. Au cours de ce processus, les ions lithium dans l'anode sont de plus en plus nombreux, et l'accumulation excessive fait croître les atomes de lithium en cristaux de souche, ce qui fait gonfler la batterie au lithium.
Batterie gonflée en raison d'une décharge excessive : Au cours du premier processus de charge et de décharge d'une batterie lithium-ion liquide, le matériau d'électrode et l'électrolyte réagissent à l'interface de la phase solide-liquide pour former une couche de passivation recouvrant la surface du matériau d'électrode. Le film de passivation formé peut empêcher efficacement le passage des molécules d'électrolyte, mais le Li+ peut être librement inséré et extrait à travers la couche de passivation, qui présente les caractéristiques d'un électrolyte solide. Par conséquent, cette couche de passivation est appelée interface électrolyte solide (SEI).
Le film SEI a un effet protecteur sur le matériau de l'anode, ce qui empêche la structure du matériau de s'effondrer et peut augmenter la durée de vie du matériau de l'électrode. Le film SEI n'est pas statique, et il y aura un peu de changement pendant le processus de charge et de décharge, principalement parce que certaines substances organiques subiront des changements réversibles. Après une décharge excessive de la batterie, le film SEI est endommagé de manière réversible et le SEI protégeant le matériau de l'anode est détruit, ce qui provoque l'effondrement du matériau de l'anode, formant ainsi le phénomène de la batterie gonflée.
Ces deux facteurs entraîneront une réaction violente similaire à un court-circuit à l'intérieur de la batterie pendant l'utilisation de celle-ci, générant une grande quantité de chaleur qui, à son tour, entraînera la décomposition et la gazéification de l'électrolyte, ainsi que l'apparition d'une batterie gonflée.
Comment se débarrasser en toute sécurité d'une pile gonflée ?
● Utilisez environ la moitié de la batterie et commencez à la réapprovisionner. Dans de rares cas, un entretien de décharge complète et de charge complète sera effectué, ce qui peut réduire considérablement la quantité de cristallisation et ralentir considérablement le phénomène de gonflement de la batterie.
● La batterie gonflée au lithium peut être jetée directement, car la capacité de puissance est déjà très faible, et il n'y a plus de puissance du tout après un court-circuit.
● Les batteries au lithium doivent généralement être recyclées de manière professionnelle afin de ne pas provoquer de pollution. S'il n'existe aucun moyen de s'en débarrasser, ils doivent être jetés dans la poubelle de recyclage classée.
Voici les raisons qui expliquent le gonflement de la batterie et comment y remédier correctement à l'avenir.
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