Waarom zwellen lithiumbatterijen (cellen) op? Kunnen opgezwollen batterijen nog gebruikt worden?

De belangrijkste oorzaak van het opzwellen (ook wel uitzetting genoemd) van lithiumbatterijen is de ophoping van gas in de cel. Dit verschijnsel komt voort uit verschillende belangrijke oorzaken, die elk direct verband houden met schade aan de interne structuur van de batterij.

Ten eerste, overladen of te ver ontladenis een belangrijke factor. Lithiumbatterijen werken binnen een strikt nominaal spanningsbereik (gangbare ternaire lithiumcellen zijn bijvoorbeeld doorgaans ontworpen om te werken tussen 3,6 V en 4,2 V per cel).

• Te hoge prijzen in rekening brengen(Het overschrijden van de bovengrens van de spanning, bijvoorbeeld 4,2 V) veroorzaakt structurele schade aan het lithiumkobaltoxide van de positieve elektrode als gevolg van overmatige lithiumverwijdering. Tegelijkertijd kunnen de grafietlagen in de negatieve elektrode loslaten door overmatige lithiumintercalatie. Deze abnormale chemische reacties produceren gassen zoals koolmonoxide en kooldioxide.
• Overmatige lozingAls de spanning onder de ondergrens zakt, bijvoorbeeld 2,5 V, ontstaat er onomkeerbaar een lithiumdendriet in de batterij. Deze kleine, naaldvormige lithiumkristallen kunnen de separator doorboren die de positieve en negatieve elektroden scheidt, waardoor indirect gasvorming wordt veroorzaakt.

Ten tweede, interne kortsluitingenzijn een belangrijke oorzaak. Deze kunnen voortkomen uit productiefouten, zoals slecht gelaste lipjes of microscopische gaatjes in de separator. Fysieke schade tijdens gebruik – zoals een telefoon die valt of een laptop die geplet wordt – kan de cel ook vervormen, waardoor de positieve en negatieve elektroden direct met elkaar in contact komen. Dit resulteert in intense, onmiddellijke, warmtegenererende reacties die een grote hoeveelheid gas produceren.

Verder, natuurlijke veroudering of langdurige blootstelling aan hoge temperaturenkan zwelling veroorzaken.

• Na ongeveer 500 laad-ontlaadcycli degraderen de actieve materialen in een batterij aanzienlijk.
• Langdurige opslag of gebruik in omgevingen boven 60 °C (bijvoorbeeld in een auto op een zonnige dag, of op een bureau in de buurt van een verwarming) versnelt de ontbinding van organische oplosmiddelen zoals dimethylcarbonaat en ethyleencarbonaat in de elektrolyt. Dit destabiliseert het interne systeem van de batterij, waardoor uiteindelijk gas vrijkomt en de batterij opzwelt.

Het is van cruciaal belang te begrijpen dat een opgezwollen lithiumbatterij absoluut niet meer gebruikt mag worden.Deze conclusie is gebaseerd op drie cruciale dimensies: veiligheid, prestaties en apparaatbescherming.

1. Vanuit een veiligheidsperspectief

Zwelling is een duidelijk signaal dat de interne druk de ontwerplimieten van de behuizing heeft overschreden, wat wijst op ernstige interne structurele schade. De druk blijft oplopen.

• Als de druk in de cel hoger wordt dan ongeveer 0,5 MPa (ongeveer 5 keer de atmosferische druk), kan de behuizing scheuren en elektrolyt lekken. De gelekte elektrolyt bevat corrosieve stoffen zoals lithiumhydroxide, die brandwonden op de huid kunnen veroorzaken en een ernstig risico vormen bij contact met de ogen of slijmvliezen.
• Nog gevaarlijker is het risico van thermische runawayDe spanning neemt dramatisch toe in een opgezwollen batterij. Zelfs lichte trillingen of kleine schommelingen in de omgevingstemperatuur kunnen een kettingreactie veroorzaken, die in extreme gevallen kan leiden tot brand of zelfs een explosie. De gevolgen zijn nog groter in besloten ruimtes zoals zakken, rugzakken of lades.

2. Vanuit een prestatieperspectief

De interne schade veroorzaakt direct een ernstige afname van de essentiële batterijfuncties.

• Capaciteit Een telefoonbatterij met een oorspronkelijke nominale capaciteit van 5000 mAh kan in de praktijk slechts 2000 mAh of minder bevatten, waardoor deze onvoldoende is voor dagelijks gebruik.
• SpanningsstabiliteitDe levensduur verslechtert drastisch. Tijdens het opladen kan de spanning boven de veilige drempelwaarden stijgen; tijdens het ontladen kan deze plotseling dalen, waardoor het apparaat regelmatig uitvalt of opnieuw opstart. "Valse laad"-meldingen komen vaak voor – bijvoorbeeld, het batterijniveau kan binnen enkele minuten na het loskoppelen van de oplader met meer dan 10% dalen. Zo'n batterij kan geen stabiele stroom leveren.

3. Risico's voor het apparaat en de omgeving

Het blijven gebruiken van een opgezwollen batterij brengt extra risico's met zich mee.

• Bij apparaten zoals telefoons en laptops genereert de opgezwollen batterij continu warmte. Dit kan leiden tot oververhitting en schade aan gevoelige componenten op het moederbord, zoals chips en condensatoren, waardoor de levensduur van het apparaat wordt verkort.
• Als de behuizing scheurt, kan de gelekte elektrolyt de interne circuits van het apparaat aantasten, wat onherstelbare hardwarestoringen kan veroorzaken.
• In het ergste geval kan een batterijbrand of -explosie schade toebrengen aan omliggende objecten, zoals documenten op een bureau of andere apparaten in een rugzak, wat kan leiden tot een groter veiligheidsincident.

Professionele tests om problemen te voorkomen: Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. staat voor u klaar.

Om het risico op een bolling te vermijden, is het essentieel om de status van de batterij nauwkeurig te controleren, zowel vóór levering als tijdens gebruik. De hoge precisie batterijtestapparatuurOntwikkeld door Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd., kan het systeem extreme werkomstandigheden simuleren, zoals overladen, overontladen, hoge en lage temperaturen, en de luchtdichtheid, levensduur en veiligheidsdrempel van batterijcellen uitgebreid evalueren. Ons laad- en Ontladingstester Ondersteunt een spanningsnauwkeurigheid van ± 0,1 mV, in combinatie met een gepatenteerd explosieveilig ontwerp, om bedrijven te helpen de kwaliteit vanaf de bron te controleren. Heeft u behoefte aan oplossingen op maat voor testen of advies bij de selectie van apparatuur? Neem dan gerust contact op met het Hongda New Energy Technology Team!