Causas e métodos de tratamento da bateria de lítio inchada

Causas e métodos de tratamento da bateria de lítio inchada

Índice

As baterias de lítio têm sido amplamente utilizadas no mercado devido ao seu elevado rácio de energia e elevada segurança. Baterias como as de lítio não são tão seguras como as de polímero. No entanto, devido ao seu desenvolvimento inicial, é relativamente barata e muitos fabricantes podem produzi-la, o que leva a irregularidades, e a segurança das baterias de lítio por vezes não é garantida.

Além disso, se for utilizado incorretamente ou se o nível de produção for limitado, existem ainda alguns riscos de segurança, tais como bateria inchada. Então, porque é que as baterias de lítio têm um fenómeno de bateria inchada? Vejamos as causas de uma bateria inchada e algumas soluções.

Análise da estrutura básica das baterias de lítio

A principal composição material da bateria de lítio: material catódico, material anódico, eletrólito, separador de bateria de lítio (material de isolamento).

Cátodo

Do ponto de vista da composição do peso da bateria, a material catódico ocupa uma grande proporção (geralmente 70%-80%), porque o desempenho do material do cátodo afecta diretamente o desempenho da bateria de iões de lítio e o seu custo também determina diretamente o custo da bateria. Os materiais catódicos representam 30% a 40% do custo das baterias de iões de lítio e também afectam diretamente a densidade energética e o desempenho das baterias de iões de lítio.

Ânodo

O material do ânodo é composto por um material com um potencial inferior ao do cátodo e tem uma elevada capacidade específica e uma boa reversibilidade carga-descarga, mantendo assim uma boa estabilidade dimensional e mecânica durante o processo de intercalação do lítio. O material do ânodo afecta principalmente a eficiência e o desempenho do ciclo da bateria de lítio.

O desempenho do material do ânodo também afecta diretamente o desempenho da bateria de lítio. O material do ânodo é responsável por cerca de 10-20% do custo total da bateria de lítio. Em termos do tipo de materiais do ânodo, inclui ânodos à base de carbono e ânodos sem carbono.

Análise da estrutura básica das baterias de lítio

Eletrólito

O eletrólito desempenha o papel de transporte de cargas entre o cátodo e o ânodo (semelhante à onda portadora no rádio) e tem uma elevada condutividade iónica. Afecta a densidade energética, a aplicação a temperaturas amplas, o ciclo de vida, a densidade de potência, o desempenho de segurança e outros factores das baterias de lítio.

Separador de baterias de lítio

O separador de baterias de lítio tem um determinado tamanho de poro e porosidade para garantir uma baixa resistência e uma elevada condutividade iónica. Tem boa permeabilidade aos iões de lítio, boa molhabilidade ao eletrólito, suficiente absorção de líquidos e capacidade de hidratação, e mantém a condutividade iónica. Ao mesmo tempo, possui isolamento eletrónico para garantir o isolamento mecânico do cátodo e do ânodo.

Além disso, deve ter propriedades mecânicas suficientes, como resistência à perfuração e resistência à tração, bem como resistência à corrosão do eletrólito e estabilidade eletroquímica suficiente. As baterias eléctricas têm requisitos mais elevados para os separadores, sendo normalmente utilizados separadores compostos.

Porque é que as baterias de lítio têm a bateria inchada?

Existem três razões principais para a bateria inchada de lítio: :

Em primeiro lugar, os problemas do processo de produção do fabricante

Devido ao grande número de fabricantes, a fim de economizar custos, muitos fabricantes tornam o ambiente de produção severo, utilizam equipamentos e máquinas que serão eliminados, etc., de modo que o revestimento da bateria é desigual, e as partículas de poeira são misturadas no eletrólito. Tudo isto pode fazer com que a bateria de lítio fique inchada quando o utilizador a utiliza, e até causar maior perigo.

Porque é que as baterias de lítio têm a bateria inchada

Em segundo lugar, os hábitos de utilização diária do utilizador

O segundo é o próprio utilizador. Se o utilizador utilizar os produtos de bateria de lítio de forma incorrecta, como sobrecarga e descarga excessiva, ou utilização contínua num ambiente extremamente agressivo, pode também fazer com que a bateria de lítio apareça inchada.

Em terceiro lugar, se não for utilizado durante muito tempo e for armazenado de forma incorrecta

Se qualquer produto não for utilizado durante um longo período de tempo, o desempenho original diminuirá basicamente e a bateria não será utilizada durante muito tempo, pelo que não foi devidamente preservada. Não é utilizada quando fica exposta ao ar durante muito tempo e a bateria está totalmente carregada. Uma vez que o ar é, até certo ponto, condutor, se for colocado durante demasiado tempo, equivale a um contacto direto entre o cátodo e o ânodo da pilha, e ocorre um curto-circuito crónico. Quando o curto-circuito ocorre, gera calor e alguns electrólitos decompõem-se ou mesmo gaseificam-se, resultando numa bateria inchada.

As razões para a bateria inchada causada por sobrecarga e descarga excessiva são as seguintes

Bateria inchada causada por sobrecarga: A sobrecarga fará com que todos os átomos de lítio no material do cátodo corram para o material do ânodo, fazendo com que a grade completa original do cátodo se deforme e entre em colapso, o que também é uma das principais razões para o declínio da energia da bateria de lítio. Neste processo, os iões de lítio no ânodo são cada vez mais numerosos e a acumulação excessiva faz com que os átomos de lítio desenvolvam cristais de coto, o que faz com que a bateria de lítio fique saliente.

Bateria inchada causada por sobrecarga e descarga excessiva

Bateria inchada causada por descarga excessiva: Durante o primeiro processo de carga e descarga de uma bateria de iões de lítio líquida, o material do elétrodo e o eletrólito reagem na interface da fase sólido-líquido para formar uma camada de passivação que cobre a superfície do material do elétrodo. A película da camada de passivação formada pode impedir eficazmente a passagem de moléculas de eletrólito, mas o Li+ pode ser livremente inserido e extraído através da camada de passivação, que tem as características de um eletrólito sólido. Por conseguinte, esta camada de película de passivação é designada por interface de eletrólito sólido, referida como SEI.

A película SEI terá um efeito protetor sobre o material do ânodo, fazendo com que a estrutura do material não seja fácil de colapsar, e pode aumentar o ciclo de vida do material do elétrodo. A película SEI não é estática, e haverá uma pequena mudança durante o processo de carga e descarga, principalmente porque algumas substâncias orgânicas sofrerão mudanças reversíveis. Após a bateria ser descarregada em excesso, a película SEI é danificada de forma reversível, e a SEI que protege o material do ânodo é destruída, causando o colapso do material do ânodo, formando assim o fenómeno da bateria inchada.

Estes dois factores conduzirão a uma reação violenta semelhante a um curto-circuito no interior da bateria durante a utilização da mesma, gerando uma grande quantidade de calor, o que, por sua vez, fará com que o eletrólito se decomponha e gaseifique, ocorrendo um inchaço da bateria.

Como eliminar de forma segura a bateria inchada?

Como eliminar com segurança a bateria inchada

Utilizar cerca de metade da bateria e começar a reabastecer a bateria. Em casos raros, será efectuada uma descarga completa e uma manutenção de carga completa, o que pode reduzir muito a quantidade de cristalização e abrandar significativamente o fenómeno da bateria inchada.
A bateria de lítio inchada pode ser descartada diretamente, porque a capacidade de energia já é muito pequena, e não há energia após um curto-circuito.
As baterias de lítio geralmente precisam de ser recicladas profissionalmente para não causarem poluição. Se não houver forma de as eliminar, devem ser deitadas no caixote do lixo classificado para reciclagem.

Estas são as razões para a bateria inchada e como lidar corretamente com a bateria inchada no futuro.

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