Penyebab dan metode perawatan baterai lithium yang membengkak

Baterai lithium telah banyak digunakan di pasar karena rasio energinya yang tinggi dan keamanannya yang tinggi. Baterai seperti baterai lithium tidak seaman baterai polimer. Namun, karena perkembangan awalnya, harganya relatif murah, dan banyak produsen dapat memproduksinya, yang menyebabkan ketidakmerataan, dan keamanan baterai lithium terkadang tidak terjamin.

Selain itu, jika digunakan secara tidak benar atau tingkat produksinya terbatas, masih ada bahaya keselamatan tertentu, seperti baterai bengkak. Jadi mengapa baterai lithium mengalami fenomena baterai bengkak? Mari kita lihat penyebab baterai bengkak dan beberapa solusinya.

Analisis struktur dasar kemasan baterai lithium

Komposisi bahan utama dari paket baterai lithium: bahan katoda, bahan anoda, elektrolit, pemisah baterai lithium (bahan isolasi).

Katoda

Dari perspektif komposisi berat baterai, komposisi bahan katoda menempati proporsi yang besar (umumnya 70%-80%), karena kinerja bahan katoda secara langsung mempengaruhi kinerja baterai lithium-ion, dan biayanya juga secara langsung menentukan biaya baterai. Bahan katoda menyumbang 30% hingga 40% dari biaya baterai lithium-ion, dan juga secara langsung memengaruhi kepadatan energi dan kinerja paket baterai lithium-ion.

Anoda

Bahan anoda terdiri dari bahan dengan potensi yang lebih rendah daripada katoda, dan memiliki kapasitas spesifik yang tinggi serta reversibilitas muatan-pengosongan yang baik, sehingga menjaga stabilitas dimensi dan mekanis yang baik selama proses interkalasi lithium. Bahan anoda terutama mempengaruhi efisiensi dan kinerja siklus paket baterai lithium.

Kinerja bahan anoda juga secara langsung mempengaruhi kinerja baterai lithium. Bahan anoda menyumbang sekitar 10-20% dari total biaya baterai lithium. Dalam hal jenis bahan anoda, ini termasuk anoda berbasis karbon dan anoda non-karbon.

Elektrolit

Elektrolit berperan mengangkut muatan antara katoda dan anoda (mirip dengan gelombang pembawa di radio), dan memiliki konduktivitas ionik yang tinggi. Hal ini memengaruhi kepadatan energi, aplikasi suhu yang luas, masa pakai, kepadatan daya, kinerja keselamatan, dan faktor lain dari kemasan baterai lithium.

Pemisah baterai litium

The pemisah baterai lithium memiliki ukuran pori dan porositas tertentu untuk memastikan resistansi rendah dan konduktivitas ionik yang tinggi. Ini memiliki permeabilitas yang baik terhadap ion lithium, keterbasahan yang baik terhadap elektrolit, penyerapan cairan yang cukup dan kemampuan melembabkan, dan mempertahankan konduktivitas ion. Pada saat yang sama, ia memiliki isolasi elektronik untuk memastikan isolasi mekanis katoda dan anoda.

Selain itu, ia harus memiliki sifat mekanik yang memadai seperti kekuatan tusukan dan kekuatan tarik, serta ketahanan korosi elektrolit dan stabilitas elektrokimia yang memadai. Baterai daya memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk pemisah, dan pemisah komposit biasanya digunakan.

Mengapa baterai lithium mengalami pembengkakan baterai?

Ada tiga alasan utama baterai lithium membengkak: :： Ada tiga alasan utama baterai lithium membengkak

Pertama, masalah proses produksi pabrikan

Karena banyaknya produsen, untuk menghemat biaya, banyak produsen membuat lingkungan produksi menjadi keras, menggunakan peralatan dan mesin yang akan dihilangkan, dll., Sehingga lapisan baterai tidak rata, dan partikel debu tercampur dalam elektrolit. Semua ini dapat menyebabkan baterai lithium membengkak saat pengguna menggunakannya, dan bahkan menyebabkan bahaya yang lebih besar.

Kedua, kebiasaan penggunaan harian pengguna

Yang kedua adalah pengguna itu sendiri. Jika pengguna menggunakan produk baterai lithium secara tidak benar, seperti pengisian daya yang berlebihan dan pengosongan daya yang berlebihan, atau penggunaan terus menerus di lingkungan yang sangat keras, hal ini juga dapat menyebabkan baterai lithium tampak bengkak.

Ketiga, jika tidak digunakan dalam waktu yang lama dan disimpan dengan cara yang tidak benar

Jika ada produk yang tidak digunakan dalam waktu lama, performa aslinya pada dasarnya akan menurun, dan baterai tidak akan digunakan dalam waktu lama, dan kemudian tidak terawetkan dengan baik. Ini tidak digunakan saat terkena udara untuk waktu yang lama, dan baterai terisi penuh. Karena udara bersifat konduktif sampai batas tertentu, jika ditempatkan terlalu lama, itu setara dengan kontak langsung antara katoda dan anoda baterai, dan terjadi korsleting kronis. Setelah korsleting terjadi, maka akan menghasilkan panas, dan beberapa elektrolit akan terurai atau bahkan gasifikasi, yang mengakibatkan baterai membengkak.

Alasan baterai membengkak yang disebabkan oleh pengisian daya yang berlebihan dan pemakaian yang berlebihan adalah sebagai berikut:

Baterai bengkak yang disebabkan oleh pengisian daya yang berlebihan: Pengisian daya yang berlebihan akan menyebabkan semua atom litium dalam bahan katoda mengalir ke bahan anoda, menyebabkan kisi-kisi penuh katoda berubah bentuk dan runtuh, yang juga merupakan alasan utama penurunan daya baterai litium. Dalam proses ini, ion litium di anoda semakin banyak, dan akumulasi yang berlebihan membuat atom litium menumbuhkan kristal tunggul, yang membuat baterai litium membengkak.

Baterai bengkak yang disebabkan oleh pengisian daya yang berlebihan: Selama proses pengisian dan pengosongan pertama baterai lithium-ion cair, bahan elektroda dan elektrolit bereaksi pada antarmuka fase padat-cair untuk membentuk lapisan pasif yang menutupi permukaan bahan elektroda. Film lapisan pasif yang terbentuk dapat secara efektif mencegah lewatnya molekul elektrolit, tetapi Li+ dapat secara bebas dimasukkan dan diekstraksi melalui lapisan pasif, yang memiliki karakteristik elektrolit padat. Oleh karena itu, lapisan film pasif ini disebut antarmuka elektrolit padat, yang disebut sebagai SEI.

Film SEI akan memiliki efek perlindungan pada material anoda, membuat struktur material tidak mudah runtuh, dan dapat meningkatkan siklus hidup material elektroda. Film SEI tidak statis, dan akan ada sedikit perubahan selama proses pengisian dan pengosongan, terutama karena beberapa zat organik akan mengalami perubahan yang dapat dibalik. Setelah baterai mengalami kelebihan daya, film SEI rusak secara reversibel, dan SEI yang melindungi bahan anoda dihancurkan, menyebabkan bahan anoda runtuh, sehingga membentuk fenomena baterai bengkak.

Kedua faktor ini akan menyebabkan reaksi keras yang mirip dengan korsleting di dalam baterai selama penggunaan baterai, menghasilkan panas dalam jumlah besar, yang pada gilirannya akan menyebabkan elektrolit terurai dan bergas, dan baterai bengkak akan terjadi.

Bagaimana cara membuang baterai yang membengkak dengan aman?

Gunakan sekitar setengah dari baterai dan mulailah mengisi ulang baterai. Dalam kasus yang jarang terjadi, pengosongan penuh dan pemeliharaan pengisian penuh akan dilakukan, yang dapat sangat mengurangi jumlah kristalisasi dan secara signifikan memperlambat fenomena baterai bengkak.
Baterai lithium yang membengkak dapat langsung dibuang, karena kapasitas daya sudah sangat kecil, dan tidak ada daya sama sekali setelah korsleting.
Kemasan baterai litium umumnya perlu didaur ulang secara profesional agar tidak menyebabkan polusi. Jika tidak ada cara untuk membuangnya, baterai tersebut harus dibuang ke tempat sampah daur ulang khusus.

Di atas adalah penyebab baterai bengkak dan cara mengatasi baterai bengkak dengan benar di kemudian hari.