Negativní ukládání lithia je abnormální jev, který se může vyskytnout v lithiových bateriích za specifických podmínek, což představuje vážnou hrozbu pro výkon a bezpečnost baterie. Jak tedy můžeme jako obyčejní uživatelé určit, zda lithiová baterie, kterou používáme, zažila negativní ukládání lithia?
1 Pochopte základní pojem ukládání lithia na negativních elektrodách
Negativní ukládání lithia v elektrodě, jak název napovídá, odkazuje na proces, ve kterém lithiové ionty nedokážou úspěšně vložit do negativního elektrodového materiálu během nabíjení lithiové baterie, ale místo toho sraženiny ve formě kovového lithia na povrchu negativní elektrody. K tomuto jevu se obvykle vyskytuje za specifických podmínek, jako je nízká teplota, rychlé nabíjení a přebíjení. Srážené kovové lithium často existuje ve formě dendritických krystalů, známých jako lithiové dendrity. Růst lithia dendritů nejen snižuje celkový výkon a zkracuje životnost cyklu baterie, ale může také propíchnout separátor a způsobit vnitřní zkratky a dokonce i vážné důsledky, jako jsou požáry nebo výbuchy.
2 běžné známky ukládání lithia v negativních elektrodách
Ačkoli vnitřní struktura a chemické reakce lithiových baterií jsou složité, můžeme předběžně určit, zda k negativnímu fenoménu ukládání lithia elektrody došlo prostřednictvím některých vnějších znaků:
Degradace kapacity baterie:
Negativní depozice lithia v elektrodě bude spotřebovat pohyblivé lithiové ionty uvnitř baterie, což povede k postupnému snížení kapacity baterie. Pokud zjistíte, že doba využití baterie je výrazně zkrácena, nebo po nabíjení rychle vyprší baterie, může to být signál depozice lithia v negativní elektrodě.
Abnormální nabíjení:
Během procesu nabíjení, pokud se baterie zahřívá, rozšiřuje nebo zažívá neobvykle prodloužené doba nabíjení, může to být také známkou depozice lithia z negativní elektrody. Zejména v prostředí s nízkou teplotou nebo při používání vysokorychlostního nabíjení jsou tyto jevy výraznější.
Nestabilní výkon baterie:
Negativní ukládání lithia může ovlivnit stabilitu výkonu baterií. Pokud si všimnete významných výkyvů napětí nebo abnormálních výtokových křivek během používání baterie, může to být způsobeno ukládáním lithia z negativní elektrody.
3 metoda nestruktivního testování pro ukládání lithia na negativních elektrodách
Pro obyčejné uživatele je zjevně nereálné přímo rozebírat baterii a pozorovat, zda na negativním povrchu elektrody dochází ke srážení kovů lithia. Naštěstí vědci vyvinuli různé nedestruktivní metody pro detekci ukládání lithia v negativních elektrodách, které mohou vyhodnotit vnitřní stav baterie bez jejího rozebrání. Zde je několik běžných nedestruktivních testovacích metod:
1. Abnormální vytápění během nabíjení
Metoda vlastní inspekce: Nabijte zařízení původní nabíječkou po dobu 30 minut při teplotě místnosti (20-25 stupeň) a rukou se dotkněte pouzdra zařízení.
Značky nebezpečí: místní teplota přesahující 50 stupňů (pocit znatelně horkého, neschopného se nepřetržitě dotýkat po dobu 3 sekund); Teplota se nesnižuje, ale zvyšuje se během pozdějšího fáze nabíjení (normální baterie by se měly po 90% nabití postupně ochladit).
Princip: Evoluce lithia zintenzivní vedlejší reakce, což povede ke zvýšení vnitřní odolnosti a větší přeměně elektrické energie na tepelnou energii.
2.. Potápěčská degradace výdrže baterie
Metoda vlastní inspekce: Zaznamenejte dobu využití zařízení od plného náboje do 20% napájení a třikrát sledujte.
Varovné signály: Životnost baterie byla snížena o více než 30% (pokud původní doba přehrávání videa byla 6 hodin, nyní je méně než 4 hodiny); Napětí prudce klesá, když je baterie nízká (například když úroveň baterie mobilního telefonu klesne z 15% na 1% okamžitě).
4 metody profesionálního testování (přesná diagnóza)
1. Metoda elektrochemického testování
Měření potenciálu záporného elektrody
Měřením negativního elektrodového potenciálu prostřednictvím tří elektrodového systému, pokud je pod ní níže 0 V (vs. li\/li ⁺), označuje výskyt ukládání lithia. Tato metoda je přesná, ale vyžaduje laboratorní testování.
Metoda relaxace napětí
Po nabíjení nechte několik hodin stát a vykreslit křivku změny napětí v průběhu času. Srážení lithia může v křivce způsobit „bod obratu“, protože reakce mezi lithiovými dendrity a elektrolytem spotřebovává lithiové ionty.
Elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS)
Ukládání lithia může změnit impedanční vlastnosti baterií. Impedance přenosu náboje klesá (v důsledku přidání větví depozice lithia), ale ohmická impedance se může zvýšit v důsledku zesílení filmu SEI.
2. Metoda fyzické charakterizace
Demontáž a pozorujte
Na negativním povrchu elektrody se objevují šedé bílé kovové lithiové usazeniny nebo separátor mění barvu a místně zhoustne.
Ultrazvukové\/rentgenové testování
Sledujte růst lithiových dendritů uvnitř baterie prostřednictvím nedestruktivní zobrazovací technologie.
3. Metoda dlouhodobého monitorování
Coulombská analýza účinnosti
Ukládání lithia může vést ke snížení účinnosti nabíjení a vypouštění. Sledováním účinnosti Coulomb pomocí vysoce přesného měřiče Coulomb, pokud je i nadále nízká, může to naznačovat ukládání lithia.
Detekce dynamického vypouštění
Během procesu vypouštění může abnormální monitorování napěťové platformy vést k zkrácení kolísání napětí nebo zkrácení platformy v důsledku ukládání lithia.
5 preventivních opatření a návrhů
Abychom se vyhnuli jevu negativní depozice lithia v lithiových bateriích, můžeme přijmout následující preventivní opatření:
Vyvarujte se nabíjení s nízkou teplotou:
Nabíjení při nízkých teplotách zvyšuje riziko ukládání lithia na negativní elektrodě. Proto, kdykoli je to možné, je vhodné se vyhnout nabíjení lithiových baterií v prostředí s nízkou teplotou.
Přiměřené použití funkce rychlého nabíjení:
Ačkoli technologie rychlého nabíjení může výrazně zkrátit dobu nabíjení, příliš vysoká rychlost nabíjení může také vést k uložení lithia v negativní elektrodě. Při použití funkce rychlého nabíjení je proto nutné zajistit, aby byla baterie v příslušném teplotním rozsahu a vyhnula se častému používání rychlého nabíjení.
Pravidelná údržba baterií:
Pravidelná údržba a kontrola baterií, včasná detekce a řešení problémů baterií může prodloužit životnost baterií a snížit riziko negativního ukládání lithia elektrody.