随着电子产品变得越来越便携和轻巧,它们需要在充电前提供长时间续航的电池。锂电池在智能手机、笔记本电脑和平板电脑等电子产品中越来越常见,因为它们的使用寿命可长达 2 年至 5 年。然而,故障也会导致锂电池组失灵。问题的类型取决于电池组的结构、充电方式、使用和处理方式以及环境因素。
电池短路
我们经常在新闻中听到的一个主要问题是智能手机、笔记本电脑或其他设备中的锂电池组起火。然后,制造商不得不大规模召回电池组。在这些罕见的情况下,故障是由于金属微粒与电池单元内的部件接触造成的。这种接触造成了短路。
轻微的短路通常只会导致锂电池自放电,而不会引起任何严重的爆炸或燃烧,但严重的短路则会导致更严重的负面结果。当金属颗粒积聚在一个特定位置时,就会发生短路。大量电流在负极板和正极板之间流动,产生热量。随着热量的增加,绝缘层会开始被腐蚀;这一过程被称为热失控。
在制造产生大量金属粉尘的复杂组件时,金属颗粒的存在通常是制造过程中的问题。采用质量控制流程并通过使用无尘室减少粉尘量,可以防止此类故障的发生。
穿孔和泄漏
在整个装运和运输过程中,以及在最终用户处理锂电池组时,都可能出现穿刺和泄漏。如果锂电池接触到尖锐物体、掉落时外壳受损或受到其他机械应力,就会发生穿刺。
穿刺会导致电池内的电解液泄漏。泄漏量取决于电池组的大小和被刺穿电池的数量,因为可能只有极小的电池袋会有少量泄漏。穿孔和泄漏可能很危险。
电解液泄漏的用户应采取必要的预防措施,避免接触液体或电解液残渣。接触到电解液泄漏的电子元件也会造成短路。
电池组膨胀
您可能会发现电池外壳变大并鼓起。这个问题是由锂电池膨胀引起的。发生膨胀的原因有很多。例如,电池组可能受潮。过度充电也是电池组膨胀的常见原因。老化也会导致电池组膨胀。电池组老化会导致温度升高。
处理电池组膨胀的最佳方法是防止电池受潮,不要让电池一直在充电器上充电。电池组不断充电会导致电池加速老化。
充电器问题
为锂电池组使用不正确的充电器也会导致一系列问题。大多数锂离子电池组充电器的设计都能防止过度充电。但是,使用错误的充电器可能会导致锂电池组过度充电或电压过高,以及电池组膨胀。
此外,锂电池组绝对不能在低温(低于 32 华氏度)下充电。在这种温度下充电会导致锂镀层(锂离子沿着阳极表面聚集,金属锂沉积在阳极表面)。这种镀层无法去除,而是永久性的。一旦出现这种情况,电池就更容易受到损坏,例如高速充电可能导致短路。电池也更容易因挤压或撞击而损坏。
过度放电
使用锂电池组的人必须小心电池的过度放电和过度充电。锂离子电池化学成分的电压绝对不能低于 2 伏。电池长时间存放或过度放电都会出现这个问题。当电压低于 2 伏时,阴极和阳极都会开始损坏。
由于铜溶解到电解液中,阳极集流器将开始溶解。铜离子开始沉淀为金属铜,当电池充电电压超过 2 伏时,金属铜会导致短路。同时,阴极会开始释放氧气;循环几次后,电池容量将开始永久性下降。
发热问题: 热失控
最常见的故障之一是电池组过热。电池过度充电是导致发热问题的原因之一。过量充电与较高的温度(如阳光直射)相结合。电池组承受的压力会增加。
热失控是影响锂离子电池的另一个因素。当电池组内部温度过高,压力上升时,就会出现这种情况。开始增加的热量和压力会导致电解质和金属氧化物阴极分解。气体开始在电池组中积聚;安全通风口无法快速排出电池组中的气体。一旦电池组中的一个电池出现热失控,下一个电池也会开始出现热失控,因为在电池点燃或爆炸之前,没有任何东西可以阻止这种效应。
电池组中的电池管理系统(BMS)通常可以防止热失控。BMS 具有防止过充、过压、过放电和其他问题的安全功能。该系统可确保电池在安全运行水平下持续运行。它还能监控和调节温度,并在充电过程中排出多余的能量。如果电池组出现问题,它将存储诊断信息,以便技术人员排除故障。
当电池组出现故障时该怎么办?
电池组的大多数问题都可以通过 BMS 来避免。其他问题,如小短路或老化,只会导致电池停止工作。但是,消费者应该意识到可能发生的危险。
泄漏和热失控等问题最为危险。如果发生泄漏,应将锂离子电池放入可密封的袋子中,用柠檬汁或白醋清理设备上的电解液。
在某些锂离子电池发生故障时,电池组会发出嘶嘶声。出现这种情况时,请将设备带到没有可燃物的安全地方,并尝试取出电池组。此时,电池组中的气体可能会排出,也可能被点燃或爆炸。锂离子电池起火时,应像处理普通火灾一样,使用泡沫灭火器、碳酸钠或水浇灭火焰。如果无法扑灭火焰,应让火自行熄灭,同时控制火势蔓延。
对于膨胀的锂电池,应从设备中取出并更换。请联系设备制造商,了解如何处理膨胀或失效的电池组。他们会给你具体的说明,告诉你如何将锂电池送回他们公司或如何正确处理。您也可以考虑通过当地的废物管理计划或 Earth911 和 Call2Recycle 等组织回收锂电池。您应遵守规定的准则,了解如何准备将电池运往回收和投放中心,例如用胶带粘住端子并将其密封在塑料袋内。
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