วิธีการตรวจสอบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้งานมีการสะสมลิเธียมที่อิเล็กโทรดเชิงลบหรือไม่?

การสะสมลิเธียมเชิงลบเป็นปรากฏการณ์ที่ผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นในแบตเตอรี่ลิเธียมภายใต้เงื่อนไขเฉพาะทำให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ดังนั้นในฐานะผู้ใช้ทั่วไปเราจะตรวจสอบได้อย่างไรว่าแบตเตอรี่ลิเธียมที่เราใช้มีการสะสมลิเธียมเชิงลบได้อย่างไร

1 เข้าใจแนวคิดพื้นฐานของการสะสมลิเธียมบนขั้วไฟฟ้าเชิงลบ

การสะสมลิเธียมอิเล็กโทรดเชิงลบตามชื่อที่แนะนำหมายถึงกระบวนการที่ลิเธียมไอออนไม่สามารถฝังลงในวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม แต่แทนที่จะตกตะกอนในรูปแบบของลิเธียมโลหะบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดเชิงลบ ปรากฏการณ์นี้มักจะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขเฉพาะเช่นอุณหภูมิต่ำการชาร์จอย่างรวดเร็วและการชาร์จมากเกินไป ลิเธียมโลหะตกตะกอนมักจะมีอยู่ในรูปแบบของผลึก dendritic หรือที่รู้จักกันในชื่อลิเธียม dendrites การเติบโตของลิเธียม dendrites ไม่เพียง แต่ลดประสิทธิภาพโดยรวมและทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลง แต่อาจทำให้ตัวคั่นทำให้เกิดการลัดวงจรภายในและแม้กระทั่งผลกระทบร้ายแรงเช่นไฟหรือการระเบิด

2 สัญญาณทั่วไปของการสะสมลิเธียมในอิเล็กโทรดเชิงลบ

แม้ว่าโครงสร้างภายในและปฏิกิริยาทางเคมีของแบตเตอรี่ลิเธียมมีความซับซ้อน แต่เราสามารถตรวจสอบได้ก่อนว่าปรากฏการณ์การสะสมลิเธียมอิเล็กโทรดเชิงลบเกิดขึ้นผ่านสัญญาณภายนอกบางอย่างหรือไม่:

การย่อยสลายความจุแบตเตอรี่:

การสะสมลิเธียมอิเล็กโทรดเชิงลบจะใช้ลิเธียมไอออนที่เคลื่อนย้ายได้ภายในแบตเตอรี่ส่งผลให้ความจุแบตเตอรี่ลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป หากคุณพบว่าเวลาการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลงอย่างมากหรือแบตเตอรี่จะหมดอย่างรวดเร็วหลังจากการชาร์จนี่อาจเป็นสัญญาณของการสะสมของลิเธียมในอิเล็กโทรดเชิงลบ

การชาร์จผิดปกติ:

ในระหว่างกระบวนการชาร์จหากแบตเตอรี่ร้อนขึ้นขยายหรือประสบกับเวลาชาร์จที่ยาวนานอย่างผิดปกติมันอาจเป็นสัญญาณของการสะสมลิเธียมจากอิเล็กโทรดเชิงลบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำหรือเมื่อใช้การชาร์จในอัตราที่สูงปรากฏการณ์เหล่านี้เด่นชัดมากขึ้น

ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่ไม่เสถียร:

การสะสมลิเธียมเชิงลบอาจส่งผลต่อความเสถียรของประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ หากคุณสังเกตเห็นความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญหรือเส้นโค้งการปล่อยที่ผิดปกติในระหว่างการใช้แบตเตอรี่อาจเกิดจากการสะสมของลิเธียมจากอิเล็กโทรดเชิงลบ

3 วิธีการทดสอบที่ไม่ทำลายล้างสำหรับการสะสมลิเธียมบนขั้วไฟฟ้าลบ

สำหรับผู้ใช้ทั่วไปเห็นได้ชัดว่าไม่สมจริงที่จะถอดประกอบแบตเตอรี่โดยตรงเพื่อสังเกตว่ามีการตกตะกอนของโลหะลิเธียมบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบหรือไม่ โชคดีที่นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการที่ไม่ทำลายล้างต่าง ๆ สำหรับการตรวจจับการสะสมของลิเธียมในขั้วไฟฟ้าเชิงลบซึ่งสามารถประเมินสถานะภายในของแบตเตอรี่ได้โดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วน นี่คือวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายทั่วไป:

1. ความร้อนผิดปกติระหว่างการชาร์จ

วิธีการตรวจสอบด้วยตนเอง: ชาร์จอุปกรณ์ด้วยเครื่องชาร์จเดิมเป็นเวลา 30 นาทีที่อุณหภูมิห้อง (20-25 องศา) และแตะปลอกอุปกรณ์ด้วยมือของคุณ

สัญญาณอันตราย: อุณหภูมิท้องถิ่นเกิน 50 องศา (รู้สึกร้อนอย่างเห็นได้ชัดไม่สามารถสัมผัสได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 3 วินาที); อุณหภูมิไม่ลดลง แต่เพิ่มขึ้นในช่วงระยะต่อไปของการชาร์จ (แบตเตอรี่ปกติควรค่อยๆเย็นลงหลังจากการชาร์จ 90%)

หลักการ: วิวัฒนาการของลิเธียมจะทวีความรุนแรงมากขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในและการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้ามากขึ้นเป็นพลังงานความร้อน

2. การเสื่อมสภาพสไตล์การดำน้ำของแบตเตอรี่

วิธีการตรวจสอบตนเอง: บันทึกเวลาการใช้งานของอุปกรณ์จากค่าใช้จ่ายเต็มไปจนถึงพลังงาน 20% และสังเกตอย่างต่อเนื่อง 3 ครั้ง

สัญญาณเตือน: อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลงมากกว่า 30% (หากเวลาเล่นวิดีโอดั้งเดิมคือ 6 ชั่วโมงตอนนี้น้อยกว่า 4 ชั่วโมง); แรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อแบตเตอรี่ต่ำ (เช่นเมื่อระดับแบตเตอรี่ของโทรศัพท์มือถือลดลงจาก 15% เป็น 1% ทันที)

4 วิธีการทดสอบระดับมืออาชีพ (การวินิจฉัยที่แม่นยำ)

1. วิธีการทดสอบทางเคมีไฟฟ้า

การวัดศักยภาพอิเล็กโทรดเชิงลบ

โดยการวัดศักยภาพของอิเล็กโทรดเชิงลบผ่านระบบอิเล็กโทรดสามระบบหากอยู่ด้านล่าง 0 V (เทียบกับ Li\/Li ⁺) มันบ่งบอกถึงการเกิดขึ้นของการสะสมลิเธียม วิธีนี้แม่นยำ แต่ต้องมีการทดสอบในห้องปฏิบัติการ

วิธีการผ่อนคลายแรงดันไฟฟ้า

หลังจากชาร์จแล้วให้ยืนเป็นเวลาหลายชั่วโมงและพล็อตเส้นโค้งการแปรผันของแรงดันไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป การตกตะกอนของลิเธียมสามารถทำให้ "จุดเปลี่ยน" ในเส้นโค้งเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างลิเธียม dendrites และอิเล็กโทรไลต์ใช้ลิเธียมไอออน

สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์ไฟฟ้า (EIS)

การสะสมของลิเธียมสามารถเปลี่ยนลักษณะความต้านทานของแบตเตอรี่ ความต้านทานการถ่ายโอนประจุลดลง (เนื่องจากการเพิ่มสาขาการสะสมลิเธียม) แต่ความต้านทานของโอห์มมิกอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากความหนาของฟิล์ม SEI

2. วิธีการจำแนกลักษณะทางกายภาพ

ถอดและสังเกต

ลิเธียมเมทัลลิกสีเทาเมทัลลิกจะปรากฏบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบหรือตัวแยกเปลี่ยนสีและหนาในเครื่อง

การทดสอบอัลตราโซนิก\/เอ็กซ์เรย์

สังเกตการเติบโตของลิเธียม dendrites ภายในแบตเตอรี่ผ่านเทคโนโลยีการถ่ายภาพที่ไม่ทำลาย

3. วิธีการตรวจสอบระยะยาว

การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของคูลอมบ์

การทับถมของลิเธียมสามารถนำไปสู่การลดลงของการชาร์จและประสิทธิภาพการปลดปล่อย โดยการตรวจสอบประสิทธิภาพของคูลอมบ์ด้วยมิเตอร์คูลอมบ์ที่มีความแม่นยำสูงหากยังคงอยู่ในระดับต่ำมันอาจบ่งบอกถึงการสะสมของลิเธียม

การตรวจจับการปลดปล่อยแบบไดนามิก

ในระหว่างกระบวนการปล่อยการตรวจสอบที่ผิดปกติของแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าอาจส่งผลให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าหรือการทำให้สั้นลงของแพลตฟอร์มเนื่องจากการสะสมของลิเธียม

5 มาตรการป้องกันและคำแนะนำ

เพื่อหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ของการสะสมลิเธียมอิเล็กโทรดเชิงลบในแบตเตอรี่ลิเธียมเราสามารถใช้มาตรการป้องกันต่อไปนี้:

หลีกเลี่ยงการชาร์จอุณหภูมิต่ำ:

การชาร์จที่อุณหภูมิต่ำจะเพิ่มความเสี่ยงของการสะสมของลิเธียมบนขั้วลบ ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ขอแนะนำให้หลีกเลี่ยงการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ

การใช้ฟังก์ชั่นการชาร์จอย่างรวดเร็วอย่างสมเหตุสมผล:

แม้ว่าเทคโนโลยีการชาร์จที่รวดเร็วสามารถลดเวลาการชาร์จได้อย่างมาก แต่อัตราการชาร์จที่สูงเกินไปอาจนำไปสู่การสะสมของลิเธียมในอิเล็กโทรดเชิงลบ ดังนั้นเมื่อใช้ฟังก์ชั่นการชาร์จอย่างรวดเร็วจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมและหลีกเลี่ยงการใช้การชาร์จอย่างรวดเร็วบ่อยครั้ง

การบำรุงรักษาแบตเตอรี่เป็นประจำ:

การบำรุงรักษาและการตรวจสอบแบตเตอรี่อย่างสม่ำเสมอการตรวจจับและการจัดการปัญหาแบตเตอรี่ในเวลาที่เหมาะสมสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และลดความเสี่ยงของการสะสมลิเธียมอิเล็กโทรดเชิงลบ