ทำไมแบตเตอรี่ลิเธียม (เซลล์) จึงบวม? แบตเตอรี่ที่บวมแล้วยังสามารถใช้งานได้หรือไม่?
สาเหตุหลักที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมบวม (หรือที่เรียกว่าการขยายตัว) คือการสะสมของก๊าซภายในเซลล์ ปรากฏการณ์นี้เกิดจากสาเหตุสำคัญหลายประการ ซึ่งแต่ละสาเหตุเชื่อมโยงโดยตรงกับความเสียหายภายในโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่
ประการแรก การชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุไฟเกินแรงดันไฟฟ้าเป็นปัจจัยสำคัญ แบตเตอรี่ลิเธียมทำงานภายในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (ตัวอย่างเช่น เซลล์ลิเธียมแบบสามองค์ประกอบทั่วไปมักได้รับการออกแบบให้ทำงานระหว่าง 3.6V ถึง 4.2V ต่อเซลล์)
- การคิดราคาเกินจริง(การเกินขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุด เช่น 4.2V) จะทำให้โครงสร้างของลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ในขั้วบวกพังทลายลงเนื่องจากการดึงลิเธียมออกมากเกินไป ในขณะเดียวกัน ชั้นกราไฟต์ในขั้วลบก็อาจหลุดลอกออกเนื่องจากการแทรกตัวของลิเธียมมากเกินไป ปฏิกิริยาเคมีที่ผิดปกติเหล่านี้จะปล่อยก๊าซต่างๆ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา
- การคายประจุมากเกินไป(การลดลงของแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าขีดจำกัดต่ำสุด เช่น 2.5 โวลต์) จะนำไปสู่การก่อตัวของลิเธียมเดนไดรต์ภายในแบตเตอรี่อย่างถาวร ผลึกลิเธียมขนาดเล็กคล้ายเข็มเหล่านี้สามารถทะลุแผ่นกั้นที่แยกขั้วบวกและขั้วลบออกจากกัน ทำให้เกิดการสร้างก๊าซขึ้นโดยอ้อม
ประการที่สอง การลัดวงจรภายในสาเหตุสำคัญประการหนึ่งคือข้อบกพร่องในการผลิต เช่น การเชื่อมแผ่นโลหะที่ไม่ดี หรือรูเล็กๆ ที่หลงเหลืออยู่ในแผ่นกั้น นอกจากนี้ ความเสียหายทางกายภาพระหว่างการใช้งาน เช่น โทรศัพท์ตก หรือแล็ปท็อปถูกกระแทก ก็อาจทำให้เซลล์แบตเตอรี่เสียรูป ส่งผลให้ขั้วบวกและขั้วลบสัมผัสกันโดยตรง ทำให้เกิดปฏิกิริยาความร้อนสูงอย่างรวดเร็วและฉับพลัน ส่งผลให้เกิดก๊าซปริมาณมาก
นอกจากนี้, การเสื่อมสภาพตามธรรมชาติหรือการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดอาการบวมได้
- หลังจากใช้งานชาร์จและคายประจุประมาณ 500 รอบ วัสดุที่ใช้งานภายในแบตเตอรี่จะเสื่อมสภาพลงอย่างมาก
- การเก็บรักษาหรือใช้งานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 60°C (เช่น ในรถยนต์ในวันที่แดดจัด หรือบนโต๊ะทำงานใกล้เครื่องทำความร้อน) จะเร่งการสลายตัวของตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น ไดเมทิลคาร์บอเนตและเอทิลีนคาร์บอเนตในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะทำให้ระบบภายในของแบตเตอรี่ไม่เสถียร ส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซและทำให้แบตเตอรี่บวมในที่สุด
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าแบตเตอรี่ลิเธียมที่บวมนั้นห้ามนำกลับมาใช้งานโดยเด็ดขาดข้อสรุปนี้อิงตามมิติสำคัญสามประการ ได้แก่ ความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และการปกป้องอุปกรณ์
1. จากมุมมองด้านความปลอดภัย
การบวมเป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าแรงดันภายในเกินขีดจำกัดการออกแบบของท่อ ซึ่งบ่งชี้ถึงความเสียหายทางโครงสร้างภายในอย่างรุนแรง แรงดันยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
- หากความดันภายในเซลล์สูงเกินประมาณ 0.5 เมกะปาสคาล (ประมาณ 5 เท่าของความดันบรรยากาศ) ตัวเรือนอาจแตกและสารอิเล็กโทรไลต์รั่วไหล สารอิเล็กโทรไลต์ที่รั่วไหลออกมามีสารกัดกร่อน เช่น ลิเธียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งอาจทำให้ผิวหนังไหม้และเป็นอันตรายร้ายแรงหากสัมผัสกับดวงตาหรือเยื่อเมือก
- ที่อันตรายยิ่งกว่านั้นคือ ความเสี่ยงของ การเกิดความร้อนสูงเกินควบคุมอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในแบตเตอรี่ที่บวม แม้แต่การสั่นสะเทือนเล็กน้อยหรือการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิแวดล้อมก็อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งอาจนำไปสู่ไฟไหม้หรือแม้กระทั่งการระเบิดในกรณีร้ายแรง ผลที่ตามมาจะรุนแรงขึ้นในพื้นที่จำกัด เช่น กระเป๋าเสื้อ กระเป๋าเป้ หรือลิ้นชัก
2. จากมุมมองด้านประสิทธิภาพ
ความเสียหายภายในส่งผลโดยตรงให้การทำงานหลักของแบตเตอรี่ลดลงอย่างมาก
- ความจุ แบตเตอรี่โทรศัพท์ที่ระบุความจุไว้ 5000 mAh อาจเหลือความจุเพียง 2000 mAh หรือน้อยกว่านั้น ทำให้ไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน
- ความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ในระหว่างการชาร์จ แรงดันไฟฟ้าอาจพุ่งสูงเกินระดับที่ปลอดภัย ในระหว่างการใช้งาน แรงดันไฟฟ้าอาจลดลงอย่างกะทันหัน ทำให้เครื่องปิดหรือรีสตาร์ทบ่อยครั้ง การอ่านค่า "การชาร์จผิดพลาด" เป็นเรื่องปกติ เช่น ระดับแบตเตอรี่อาจลดลงมากกว่า 10% ภายในไม่กี่นาทีหลังจากถอดปลั๊กออกจากที่ชาร์จ แบตเตอรี่เช่นนี้ไม่สามารถจ่ายไฟได้อย่างเสถียร
3. ความเสี่ยงต่ออุปกรณ์และสิ่งแวดล้อมโดยรอบ
การใช้แบตเตอรี่ที่บวมต่อไปจะก่อให้เกิดความเสี่ยงเพิ่มเติม
- สำหรับอุปกรณ์อย่างโทรศัพท์และแล็ปท็อป แบตเตอรี่ที่บวมจะสร้างความร้อนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบที่บอบบางบนเมนบอร์ดของอุปกรณ์ เช่น ชิปและตัวเก็บประจุ เสียหาย ส่งผลให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลง
- หากตัวเรือนฉีกขาด สารอิเล็กโทรไลต์ที่รั่วไหลออกมาอาจกัดกร่อนวงจรภายในของอุปกรณ์ ทำให้ฮาร์ดแวร์เสียหายอย่างถาวร
- ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ไฟไหม้หรือการระเบิดของแบตเตอรี่อาจสร้างความเสียหายให้กับสิ่งของรอบข้าง เช่น เอกสารบนโต๊ะทำงาน หรืออุปกรณ์อื่นๆ ในกระเป๋าเป้ ซึ่งอาจนำไปสู่เหตุการณ์ด้านความปลอดภัยในวงกว้างได้
การทดสอบอย่างมืออาชีพเพื่อป้องกันปัญหา: บริษัท เซินเจิ้น หงต้า นิว เอนเนอร์จี จำกัด จะพาคุณไปตรวจสอบ
เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงที่แบตเตอรี่จะบวม สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบสถานะของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำก่อนออกจากโรงงานและระหว่างการใช้งาน การตรวจสอบที่มีความแม่นยำสูงเป็นสิ่งสำคัญ อุปกรณ์ทดสอบแบตเตอรี่เครื่องมือที่พัฒนาโดย Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. สามารถจำลองสภาวะการทำงานที่รุนแรง เช่น การชาร์จเกิน การคายประจุเกิน อุณหภูมิสูงและต่ำ เพื่อประเมินความแน่นหนา อายุการใช้งาน และขีดจำกัดความปลอดภัยของเซลล์แบตเตอรี่ได้อย่างครอบคลุม เครื่องทดสอบการชาร์จและ... เครื่องทดสอบการคายประจุ รองรับความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้า ± 0.1mV ควบคู่กับการออกแบบกล่องป้องกันการระเบิดที่ได้รับการจดสิทธิบัตร ช่วยให้องค์กรต่างๆ ควบคุมคุณภาพตั้งแต่ต้นทาง หากคุณต้องการโซลูชันการทดสอบที่ปรับแต่งได้ หรือคำแนะนำในการเลือกอุปกรณ์ โปรดติดต่อทีมงานเทคโนโลยีพลังงานใหม่แห่งหงต้าได้เลย!