Deposisi lithium negatif adalah fenomena abnormal yang mungkin terjadi pada baterai lithium dalam kondisi tertentu, menimbulkan ancaman serius terhadap kinerja dan keamanan baterai. Jadi, sebagai pengguna biasa, bagaimana kita dapat menentukan apakah baterai lithium yang kita gunakan telah mengalami deposisi lithium negatif?
1 Memahami konsep dasar deposisi lithium pada elektroda negatif
Deposisi lithium elektroda negatif, seperti namanya, mengacu pada proses di mana ion lithium gagal untuk berhasil menanamkan ke dalam bahan elektroda negatif selama pengisian baterai lithium, tetapi sebaliknya mengendap dalam bentuk lithium logam pada permukaan elektroda negatif. Fenomena ini biasanya terjadi dalam kondisi tertentu seperti suhu rendah, pengisian cepat, dan pengisian berlebih. Litium logam yang diendapkan sering ada dalam bentuk kristal dendritik, yang dikenal sebagai lithium dendrit. Pertumbuhan lithium dendrit tidak hanya mengurangi kinerja keseluruhan dan memperpendek umur siklus baterai, tetapi juga dapat menusuk pemisah, menyebabkan sirkuit pendek internal dan bahkan konsekuensi serius seperti kebakaran atau ledakan.
2 tanda umum deposisi lithium dalam elektroda negatif
Meskipun struktur internal dan reaksi kimia baterai lithium kompleks, kita dapat menentukan secara awal apakah fenomena deposisi lithium elektroda negatif telah terjadi melalui beberapa tanda eksternal:
Degradasi Kapasitas Baterai:
Deposisi lithium elektroda negatif akan mengkonsumsi ion lithium yang dapat dipindahkan di dalam baterai, menghasilkan penurunan kapasitas baterai secara bertahap. Jika Anda menemukan bahwa waktu penggunaan baterai secara signifikan dipersingkat, atau baterai habis dengan cepat setelah pengisian daya, ini mungkin sinyal deposisi lithium dalam elektroda negatif.
Pengisian Abnormal:
Selama proses pengisian, jika baterai memanas, mengembang, atau mengalami waktu pengisian yang tidak normal, itu mungkin juga merupakan tanda deposisi lithium dari elektroda negatif. Terutama di lingkungan suhu rendah atau saat menggunakan pengisian laju tinggi, fenomena ini lebih jelas.
Kinerja baterai yang tidak stabil:
Deposisi lithium negatif dapat mempengaruhi stabilitas kinerja baterai. Jika Anda melihat fluktuasi tegangan yang signifikan atau kurva pelepasan abnormal selama penggunaan baterai, itu mungkin karena deposisi lithium dari elektroda negatif.
3 Metode pengujian non destruktif untuk deposisi lithium pada elektroda negatif
Bagi pengguna biasa, jelas tidak realistis untuk secara langsung membongkar baterai untuk mengamati apakah ada presipitasi logam lithium pada permukaan elektroda negatif. Untungnya, para peneliti telah mengembangkan berbagai metode non-destruktif untuk mendeteksi deposisi lithium dalam elektroda negatif, yang dapat mengevaluasi keadaan internal baterai tanpa membongkar itu. Berikut adalah beberapa metode pengujian non-destruktif yang umum:
1. Pemanasan abnormal selama pengisian
Metode Inspeksi Diri: Isi daya perangkat dengan pengisi daya asli selama 30 menit pada suhu kamar (20-25 derajat), dan sentuh casing perangkat dengan tangan Anda.
Tanda Bahaya: Suhu lokal melebihi 50 derajat (merasa terasa panas, tidak dapat menyentuh terus menerus selama 3 detik); Suhu tidak berkurang tetapi meningkat selama tahap pengisian daya selanjutnya (baterai normal harus secara bertahap dingin setelah biaya 90%).
Prinsip: Evolusi lithium akan mengintensifkan reaksi samping, yang mengarah pada peningkatan resistensi internal dan lebih banyak konversi energi listrik menjadi energi termal.
2. Degradasi gaya baterai menyelam
Metode Inspeksi Diri: Catat waktu penggunaan perangkat dari daya penuh hingga daya 20%, dan amati terus menerus selama 3 kali.
Tanda peringatan: masa pakai baterai telah berkurang lebih dari 30% (jika waktu pemutaran video asli adalah 6 jam, sekarang kurang dari 4 jam); Tegangan turun tajam ketika baterai rendah (seperti ketika level baterai ponsel turun dari 15% menjadi 1% secara instan).
4 Metode Pengujian Profesional (Diagnosis Tepat)
1. Metode pengujian elektrokimia
Pengukuran potensial elektroda negatif
Dengan mengukur potensi elektroda negatif melalui sistem tiga elektroda, jika di bawah ini 0 V (vs Li\/Li ⁺), ini menunjukkan terjadinya deposisi lithium. Metode ini tepat tetapi membutuhkan pengujian laboratorium.
Metode relaksasi tegangan
Setelah mengisi daya, diamkan selama beberapa jam dan plot kurva variasi tegangan dari waktu ke waktu. Pengendapan lithium dapat menyebabkan "titik balik" pada kurva, karena reaksi antara lithium dendrit dan elektrolit mengkonsumsi ion lithium.
Spektroskopi Impedansi Elektrokimia (EIS)
Deposisi lithium dapat mengubah karakteristik impedansi baterai. Impedansi transfer muatan berkurang (karena penambahan cabang deposisi lithium), tetapi impedansi Ohmic dapat meningkat karena penebalan film SEI.
2. Metode Karakterisasi Fisik
Membongkar dan mengamati
Endapan lithium logam putih abu -abu muncul pada permukaan elektroda negatif, atau pemisah berubah warna dan mengental secara lokal.
Pengujian ultrasonik\/x-ray
Amati pertumbuhan lithium dendrit di dalam baterai melalui teknologi pencitraan non-destruktif.
3. Metode Pemantauan Jangka Panjang
Analisis Efisiensi Coulomb
Deposisi lithium dapat menyebabkan penurunan efisiensi pengisian dan pelepasan. Dengan memantau efisiensi Coulomb dengan coulomb meter presisi tinggi, jika terus rendah, itu dapat menunjukkan deposisi lithium.
Deteksi debit dinamis
Selama proses pelepasan, pemantauan abnormal platform tegangan dapat mengakibatkan fluktuasi tegangan atau pemendekan platform karena deposisi lithium.
5 Tindakan dan saran pencegahan
Untuk menghindari fenomena deposisi lithium elektroda negatif dalam baterai lithium, kita dapat mengambil tindakan pencegahan berikut:
Hindari pengisian suhu rendah:
Pengisian daya pada suhu rendah meningkatkan risiko deposisi lithium pada elektroda negatif. Oleh karena itu, bila memungkinkan, disarankan untuk menghindari pengisian baterai lithium di lingkungan suhu rendah.
Penggunaan fungsi pengisian cepat yang masuk akal:
Meskipun teknologi pengisian cepat dapat sangat memperpendek waktu pengisian daya, tingkat pengisian yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan deposisi lithium dalam elektroda negatif. Oleh karena itu, saat menggunakan fungsi pengisian cepat, perlu untuk memastikan bahwa baterai berada dalam kisaran suhu yang sesuai dan menghindari sering menggunakan pengisian cepat.
Pemeliharaan baterai rutin:
Pemeliharaan dan inspeksi baterai yang teratur, deteksi tepat waktu dan penanganan masalah baterai, dapat memperpanjang masa pakai baterai dan mengurangi risiko deposisi lithium elektroda negatif.