Литий-ионные аккумуляторы широко рекламируются из-за их длительного срока службы и емкости. Однако при длительном использовании некоторые литий-ионные аккумуляторы могут разбухать по следующим причинам:
Расширение, вызванное перезарядкой. Перезарядка приводит к тому, что все атомы лития из материала положительного электрода перемещаются в материал отрицательного электрода. Это приводит к деформации и разрушению первоначально заполненных решеток положительного электрода, что является существенным фактором, способствующим снижению емкости батареи. Во время этого процесса в отрицательном электроде накапливается все большее количество ионов лития, что приводит к чрезмерному накоплению атомов лития, которые превращаются в кристаллы, похожие на пни, вызывая разбухание батареи.
Расширение, вызванное чрезмерным разрядом. Пленка интерфейса твердого электролита (SEI) выполняет защитную функцию для материала отрицательного электрода, предотвращая разрушение структуры материала и продлевая срок службы материала электрода. Пленка SEI претерпевает обратимые изменения во время заряда и разряда, при этом некоторые органические соединения претерпевают обратимые превращения. Чрезмерная разрядка аккумулятора приводит к обратимому разрушению пленки SEI, а после повреждения SEI, защищающего материал отрицательного электрода, материал отрицательного электрода разрушается, что приводит к расширению литий-ионных аккумуляторов.
Проблемы в производстве и производственных процессах Из-за разнообразия производителей некоторые из них могут отдавать приоритет мерам по сокращению затрат, что приводит к неблагоприятной производственной среде и использованию устаревшего оборудования. Это может привести к неравномерному покрытию аккумулятора и попаданию частиц пыли в электролит. Эти факторы могут способствовать вздутию литий-ионных батарей во время использования пользователем, что потенциально представляет больший риск.
почему литиевые батареи лучше
Литиевые батареи получили широкое распространение по разным причинам с момента разработки первой батареи — гальванической батареи. Со временем произошли улучшения, которые привели к популярному использованию одноразовых углеродно-цинковых батарей, перезаряжаемых никель-металлогидридных (NiMH), никель-кадмиевых (NiCd) и свинцово-кислотных батарей. В 1992 году компания Sony успешно представила литий-ионный аккумулятор, и его преимущества существенно повлияли на многие аспекты современной жизни.
Более высокая плотность энергии: Литиевые батареи имеют более высокую плотность энергии, примерно в 2,5 раза больше, чем у никель-кадмиевых батарей и примерно в 6-7 раз, чем у свинцово-кислотных. Это означает, что литиевые батареи могут обеспечивать ту же емкость в меньшем и более легком корпусе.
Высокое рабочее напряжение: Литиевые батареи имеют более высокое номинальное напряжение по сравнению с такими батареями, как никель-кадмиевые или никель-металлогидридные, что делает их более универсальными в различных приложениях.
Экологически чистый и экологически чистый: Литиевые батареи не содержат вредных металлов, таких как кадмий, свинец или ртуть, что делает их экологически чистыми и менее загрязняющими.
Длинный цикл жизни: Литиевые батареи могут выдерживать большое количество циклов зарядки и разрядки, число циклов варьируется от 800 до 2000. Это значительно превосходит свинцово-кислотные батареи (около 300 циклов) и никель-металлогидридные батареи (около 500 циклов), что приводит к более длительному сроку службы. общая продолжительность жизни.
Низкая скорость саморазряда: Литий-ионные аккумуляторы имеют очень низкую скорость саморазряда. Скорость саморазряда измеряет самопроизвольную потерю накопленного заряда, когда аккумулятор находится в состоянии разомкнутой цепи. Литий-ионные батареи, такие как литий-железо-фосфатные батареи, обычно имеют скорость саморазряда около 2% в месяц при комнатной температуре, что намного ниже, чем 25%-ная скорость саморазряда никель-металлогидридных батарей.
Сильная адаптация к экстремальным температурам: Литиевые батареи могут работать в широком диапазоне температур: от -20°C до 60°C. Некоторые литиевые батареи предназначены для определенных сред с различными температурными требованиями, а некоторые типы могут работать даже в средах с температурой, превышающей 100 градусов Цельсия.
почему литиевые батареи служат дольше?
Обычно мы используем счетчик циклов, чтобы указать срок службы литий-ионных батарей. Хотя количество циклов варьируется в зависимости от разных литий-ионных батарей, в целом срок их цикла обычно может достигать около 5-6 лет, а при правильном использовании он может продлиться еще больше. Это значительно дольше по сравнению со сроком службы свинцово-кислотных аккумуляторов, который составляет около 1,5 лет. Литий-ионные аккумуляторы могут выдерживать большое количество циклов зарядки и разрядки, количество циклов варьируется от 800 до 2000 циклов. Для сравнения, свинцово-кислотные аккумуляторы имеют около 300 циклов, а никель-металлогидридные — около 500 циклов. Такое большее количество циклов способствует увеличению общего срока службы литий-ионных батарей.
какие литиевые батареи нельзя провозить в самолетах?
В этом вопросе необходимо различать литиевые батареи, ограниченные к перевозке, и те, которые запрещены к перевозке.
Ограничения на перевозку литиевых батарей: С разрешения авиакомпании разрешено провозить на борту электронные устройства, содержащие литиевые батареи емкостью более 100 Втч, но не более 160 Втч. Каждый пассажир может провозить до двух таких запасных батарей, и их нельзя регистрировать. К устройствам, которые могут содержать литиевые батареи емкостью более 100 Втч, относятся медиа-оборудование, аудиовизуальное производственное оборудование, реквизит для выступлений, медицинские устройства, электрические игрушки, электроинструменты, ящики для инструментов и т. д. .
Запрещенная перевозка литиевых батарей: Категорически запрещается провозить или регистрировать большие литиевые батареи или электронные устройства емкостью более 160 Втч.
Чтобы определить, можно ли брать на борт литиевые батареи, которые вы перевозите, вы можете проверить маркировку на батареях. Если номинальная энергия в ватт-часах (Втч) не указана непосредственно на литиевой батарее, ее можно рассчитать следующими методами:
Если номинальное напряжение (В) и номинальная емкость (Ач) известны: Рассчитайте номинальные ватт-часы по формуле: Wh = V x Ah. Номинальное напряжение и номинальная емкость обычно указаны на аккумуляторе.
Если аккумулятор имеет маркировку только миллиампер-часов (мАч): Разделите указанное значение на 1000, чтобы получить ампер-часы (Ач). Например, если на литиевой батарее указано номинальное напряжение 3,7 В и номинальная емкость 760 мАч, номинальные ватт-часы будут следующими: 760 мАч/1000 = 0,76 Ач; 3,7 В x 0,76 Ач = 2,9 Втч.
когда загораются литиевые батареи?
Основной причиной возгорания литий-ионной батареи является аномальное удержание тепла внутри батареи, приводящее к возгоранию после достижения точки воспламенения внутренних и внешних горючих материалов. К конкретным причинам такого явления относятся:
Внутреннее короткое замыкание: Неправильное обращение с аккумулятором, например, чрезмерная зарядка и чрезмерная разрядка, приводящие к образованию дендритов, примесям или пыли во время производства аккумулятора, могут привести к разрушению и пробою сепаратора, вызывая микрокороткие замыкания. Выделение электрической энергии приводит к повышению температуры, а химические реакции материала из-за повышения температуры еще больше расширяют путь короткого замыкания, создавая больший ток короткого замыкания. Это кумулятивное и взаимно усиливающее разрушение приводит к тепловому выходу из строя. Внутренние короткие замыкания в литий-ионных батареях могут вызвать протекание большого тока через точку короткого замыкания, выделяя значительное количество тепла и тем самым вызывая взрывы или пожары.
Внешнее короткое замыкание: Длительные внешние короткие замыкания обычно сжигают слабые места в цепи и редко приводят к перегреву батареи.
Внешняя высокая температура: Из-за особенностей структуры литий-ионного аккумулятора различные реакции выделяют значительное количество тепла. Плавление сепаратора вызывает внутренние короткие замыкания, а выделение электрической энергии увеличивает выделение тепла. Этот кумулятивный и взаимоусиливающий разрушительный эффект приводит к выбросу электролита и возгоранию. Если литий-ионные аккумуляторы подвергаются воздействию высоких температур в течение длительного времени, растворитель в электролите испаряется быстрее, материал электродов расширяется, внутреннее сопротивление увеличивается, а емкость аккумулятора постепенно снижается. Когда температура достигает определенного уровня, это может вызвать утечку, короткое замыкание, приводящее к взрывам или пожарам.
Механическая вибрация или повреждение: Если литий-ионные батареи испытывают сильную механическую вибрацию или получают повреждения во время транспортировки, использования или обслуживания, это может привести к повреждению сепаратора или электролита батареи, что приведет к прямому контакту между металлическим литием и электролитом. Этот контакт вызывает экзотермическую реакцию, которая в конечном итоге приводит к взрывам или пожарам.
Существуют различные причины взрыва и возгорания литий-ионных аккумуляторов. Крайне важно безопасно использовать и обслуживать батареи, осуществлять эффективное управление батареями и проявлять бдительность при выявлении производителей батарей, чтобы предотвратить использование некачественной продукции.