Причини та методи лікування роздуття літієвої батареї

Літієві батареї широко використовуються на ринку завдяки їх високому енергетичному коефіцієнту та високому рівню безпеки. Такі батареї, як літієві, не такі безпечні, як полімерні. Однак завдяки своєму ранньому розвитку вони відносно дешеві, і багато виробників можуть їх виробляти, що призводить до нерівномірності, а безпека літієвих батарей іноді не гарантується.

Крім того, якщо він використовується неправильно або рівень виробництва обмежений, все ще існують певні загрози безпеці, такі як роздутий акумулятор. Так чому ж літієві батареї мають явище роздутої батареї? Давайте розглянемо причини роздуття акумулятора та деякі рішення.

Аналіз базової структури літієвих акумуляторних батарей

Основний склад матеріалів літієвої батареї: матеріал катода, матеріал анода, електроліт, сепаратор літієвої батареї (ізоляційний матеріал).

Катод

З точки зору вагового складу батареї, акумуляторні батареї матеріал катода займає велику частку (як правило, 70%-80%), оскільки продуктивність катодного матеріалу безпосередньо впливає на продуктивність літій-іонного акумулятора, а його вартість також безпосередньо визначає вартість акумулятора. Катодні матеріали складають від 30% до 40% вартості літій-іонних акумуляторів, а також безпосередньо впливають на щільність енергії та продуктивність літій-іонних акумуляторних батарей.

Анод

Матеріал анода складається з матеріалу з нижчим потенціалом, ніж катод, і має високу питому ємність і хорошу оборотність заряду-розряду, завдяки чому зберігає хорошу розмірну і механічну стабільність під час процесу інтеркаляції літію. Матеріал анода в основному впливає на ефективність і тривалість циклу роботи літієвої батареї.

Ефективність анодного матеріалу також безпосередньо впливає на продуктивність літієвої батареї. На анодний матеріал припадає близько 10-20% від загальної вартості літієвої батареї. Що стосується типу анодних матеріалів, він включає аноди на основі вуглецю та невуглецеві аноди.

Електроліт

Електроліт відіграє роль транспортера зарядів між катодом і анодом (подібно до несучої хвилі в радіо) і має високу іонну провідність. Він впливає на щільність енергії, широкий температурний діапазон застосування, термін служби, щільність потужності, показники безпеки та інші фактори літієвих акумуляторних батарей.

Сепаратор літієвих батарей

У "The сепаратор літієвих батарей має певний розмір пор і пористість для забезпечення низького опору і високої іонної провідності. Має хорошу проникність для іонів літію, хорошу змочуваність електролітом, достатнє поглинання рідини і зволожуючу здатність, а також підтримує іонну провідність. У той же час він має електронну ізоляцію для забезпечення механічної ізоляції катода і анода.

Крім того, він повинен мати достатні механічні властивості, такі як міцність на прокол і міцність на розрив, а також стійкість до корозії електроліту і достатню електрохімічну стабільність. Для акумуляторних батарей вимоги до сепараторів вищі, і зазвичай використовуються композитні сепаратори.

Чому літієві акумулятори роздуваються?

Існує три основні причини розбухання літієвого акумулятора:：.

По-перше, проблеми з виробничим процесом у виробника

Через велику кількість виробників, з метою економії витрат, багато виробників роблять виробниче середовище суворим, використовують обладнання та машини, які будуть ліквідовані тощо, так що покриття акумулятора нерівномірне, а частинки пилу змішуються в електроліті. Все це може призвести до того, що літієва акумуляторна батарея набрякне, коли користувач використовує її, і навіть спричинити більшу небезпеку.

По-друге, щоденні звички користувача

Другий - сам користувач. Якщо користувач неправильно використовує літієві акумулятори, наприклад, перезаряджає і перерозряджає їх або постійно використовує в надзвичайно суворих умовах, це також може призвести до того, що літієва батарея буде виглядати як роздута батарея.

По-третє, якщо він не використовується протягом тривалого часу і зберігається неналежним чином

Якщо будь-який продукт не використовується протягом тривалого часу, початкова продуктивність в основному знижується, а батарея не використовується протягом тривалого часу, і тоді вона не була належним чином збережена. Його не використовують, коли він тривалий час перебуває на повітрі, а акумулятор повністю заряджений. Оскільки повітря певною мірою є провідним, якщо воно знаходиться на повітрі занадто довго, це еквівалентно прямому контакту між катодом і анодом акумулятора, і виникає хронічне коротке замикання. Як тільки виникає коротке замикання, воно генерує тепло, а деякі електроліти розкладаються або навіть газифікуються, що призводить до розбухання акумулятора.

Причини роздуття акумулятора, викликаного перезарядженням і перерозрядженням, полягають у наступному:

Роздутий акумулятор через перезарядку: Перезарядка призведе до того, що всі атоми літію в матеріалі катода потраплять в матеріал анода, в результаті чого початкова повна сітка катода деформується і руйнується, що також є основною причиною зниження потужності літієвої батареї. У цьому процесі іонів літію в аноді стає все більше і більше, і надмірне накопичення змушує атоми літію вирощувати пенькові кристали, що змушує літієву батарею випинатися.

Роздутий акумулятор, викликаний перерозрядом: Під час першого процесу заряджання і розряджання рідкого літій-іонного акумулятора електродний матеріал і електроліт реагують на межі розділу фаз тверда і рідка фаза, утворюючи пасиваційний шар, що покриває поверхню електродного матеріалу. Утворена плівка пасиваційного шару може ефективно перешкоджати проходженню молекул електроліту, але Li+ може вільно вводитися і виводитися через пасиваційний шар, який має характеристики твердого електроліту. Тому цей шар пасиваційної плівки називається інтерфейсом твердого електроліту, або SEI.

Плівка SEI матиме захисний ефект на анодний матеріал, що робить структуру матеріалу нелегкою для руйнування і може збільшити термін служби електродного матеріалу. Плівка SEI не є статичною, і в процесі заряджання та розряджання вона дещо змінюється, головним чином тому, що деякі органічні речовини зазнають оборотних змін. Після перезарядки акумулятора плівка SEI незворотно пошкоджується, а SEI, що захищає анодний матеріал, руйнується, що призводить до руйнування анодного матеріалу, утворюючи тим самим явище розбухання акумулятора.

Ці два фактори призведуть до бурхливої реакції, схожої на коротке замикання всередині акумулятора під час використання акумулятора, генеруючи велику кількість тепла, що, в свою чергу, призведе до розкладання і газифікації електроліту, і відбудеться роздуття акумулятора.

Як безпечно утилізувати роздутий акумулятор?

Використовуйте приблизно половину заряду акумулятора і почніть поповнювати його. У рідкісних випадках виконується повна розрядка і повна зарядка, що може значно зменшити кількість кристалізації і значно сповільнити явище розбухання акумулятора.
● Літієвий акумулятор, що роздувся, можна відразу викинути, оскільки його ємність вже дуже мала, а після короткого замикання живлення взагалі відсутнє.
Літієві батареї, як правило, потребують професійної переробки, щоб не спричинити забруднення навколишнього середовища. Якщо немає можливості їх утилізувати, їх слід викинути у спеціальний сміттєвий бак для вторинної переробки.

Вище наведені причини роздуття акумулятора і те, як правильно поводитися з роздутим акумулятором в майбутньому.