Baterija je ključna komponenta u brojnim elektronskim uređajima, koja napaja sve, od malih kućnih uređaja do velike industrijske opreme. Kao dobavljač baterija, iz prve ruke sam svjedočio raznim faktorima koji mogu dovesti do kvara baterije. Razumijevanje ovih uzroka ključno je i za proizvođače i za potrošače kako bi se osigurale pouzdane performanse uređaja na baterije.
Interni kratki spoj
Jedan od najčešćih i najozbiljnijih uzroka kvara baterije je unutrašnji kratki spoj. Do unutrašnjeg kratkog spoja dolazi kada pozitivna i negativna elektroda unutar baterije dođu u direktan kontakt jedna s drugom, zaobilazeći normalni otpor elektrolita. To se može dogoditi iz nekoliko razloga.
Nedostaci u proizvodnji značajno doprinose tome. Tokom proizvodnog procesa, male metalne čestice ili krhotine mogu se slučajno zarobiti unutar baterije. Ovi strani predmeti mogu probiti kroz separator, koji je dizajniran da drži pozitivne i negativne elektrode odvojene. Jednom kada je separator ugrožen, može doći do kratkog spoja. Na primjer, u litijum-jonskoj bateriji, ako sićušna metalna pahuljica iz proizvodne opreme padne između elektroda, može stvoriti provodljivu stazu i dovesti do unutrašnjeg kratkog spoja.
Mehanička oštećenja su još jedan uzrok. Ako baterija padne, zgnječi se ili je izložena prevelikom pritisku, unutrašnja struktura se može deformirati. Ova deformacija može uzrokovati da elektrode dodiruju jedna drugu, što rezultira kratkim spojem. Na primjer, u bateriji mobilnog telefona, jak pad može uzrokovati pomicanje slojeva unutar baterije i stvaranje kratkog spoja.
Kada dođe do unutrašnjeg kratkog spoja, to može dovesti do brzog pražnjenja baterije. Baterija se može značajno zagrijati, au ekstremnim slučajevima može se čak i zapaliti ili eksplodirati. Ovo predstavlja ozbiljnu opasnost po sigurnost, zbog čega se primjenjuju stroge mjere kontrole kvaliteta tokom proizvodnje baterijskih ćelija.
Prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje
Prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje su još dva glavna faktora koji mogu uzrokovati kvar baterije.
Prekomjerno punjenje nastaje kada se baterija napuni iznad preporučene granice napona. Kada je baterija previše napunjena, prekomjerni litijum joni se potiskuju u materijal katode u litijum-jonskoj bateriji. To može uzrokovati kvar katode, što dovodi do gubitka kapaciteta i smanjenja vijeka trajanja baterije. Osim toga, prekomjerno punjenje može stvoriti toplinu i plin unutar baterije. Toplota može ubrzati hemijske reakcije unutar baterije, dodatno pogoršavajući performanse baterije. Nastali plin može uzrokovati bubrenje baterije, što na kraju može dovesti do pucanja.
Preterano pražnjenje se, s druge strane, dešava kada se baterija isprazni ispod svog minimalnog napona. Kada je baterija previše ispražnjena, hemijske reakcije unutar baterije mogu postati nepovratne. Na primjer, kod olovnih baterija, prekomjerno pražnjenje može uzrokovati stvaranje kristala olovnog sulfata na elektrodama. Ovi kristali se vremenom mogu stvrdnuti i smanjiti sposobnost baterije da zadrži punjenje.
Kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje, većina modernih uređaja na baterije opremljena je sistemima za upravljanje baterijama (BMS). BMS prati napon, struju i temperaturu baterije i poduzima odgovarajuće radnje kako bi osigurao da baterija radi u svojim sigurnim granicama.
Thermal Issues
Temperatura igra ključnu ulogu u performansama i vijeku trajanja baterije. I visoke i niske temperature mogu imati negativan utjecaj na performanse baterije.
Visoke temperature mogu ubrzati hemijske reakcije unutar baterije. To može dovesti do brže degradacije materijala elektrode i elektrolita. Na primjer, u litijum-jonskoj bateriji, visoke temperature mogu uzrokovati razgradnju elektrolita, formirajući čvrsti sloj elektrolita međufaze (SEI) na elektrodama. Ovaj SEI sloj može povećati unutrašnji otpor baterije, smanjujući njenu efikasnost i kapacitet. Osim toga, visoke temperature također mogu uzrokovati brže samopražnjenje baterije.
Niske temperature, s druge strane, mogu usporiti hemijske reakcije unutar baterije. To može dovesti do smanjenja izlaznog napona i kapaciteta baterije. Na primer, u hladnom okruženju, baterija mobilnog telefona možda neće moći da obezbedi dovoljno energije za ispravan rad telefona. Niska temperatura također može uzrokovati da elektrolit postane viskozniji, što otežava kretanje jona između elektroda.
Da bi se ublažili efekti temperature, ćelije baterija su često dizajnirane sa sistemima za upravljanje toplotom. Ovi sistemi mogu uključivati hladnjake, ventilatore ili materijale za promjenu faze za regulaciju temperature baterije.
Razgradnja elektrolita
Elektrolit je vitalna komponenta baterije jer omogućava protok jona između pozitivne i negativne elektrode. Međutim, s vremenom se elektrolit može degradirati, što može dovesti do kvara baterije.
Hemijske reakcije unutar baterije mogu uzrokovati razgradnju elektrolita. Na primjer, u litijum-jonskoj bateriji, elektrolit može reagirati s elektrodama i formirati nusproizvode. Ovi nusproizvodi se mogu akumulirati na elektrodama i smanjiti performanse baterije. Osim toga, na elektrolit mogu utjecati i faktori kao što su temperatura i vlažnost. Visoke temperature mogu ubrzati razgradnju elektrolita, dok visoka vlažnost može uvesti vodu u bateriju, koja može reagirati s elektrolitom i uzrokovati koroziju.
Degradacija elektrolita može dovesti do povećanja unutrašnjeg otpora baterije. To znači da će baterija teže isporučivati snagu, a njen kapacitet će se postepeno smanjivati. Na kraju, baterija možda više neće moći da izdrži punjenje.
Starenje
Čak i pod normalnim radnim uslovima, ćelije baterije će vremenom stariti. Starenje je prirodni proces koji je uzrokovan kombinacijom faktora, uključujući ponovljeno punjenje – cikluse pražnjenja, hemijske reakcije i efekte temperature.
Sa svakim ciklusom punjenja - pražnjenja, materijali elektroda u bateriji prolaze kroz strukturne promjene. Ove promjene mogu dovesti do gubitka aktivnog materijala i smanjenja kapaciteta baterije. Na primjer, u litijum-jonskoj bateriji, litijum joni mogu da se zarobe u materijalu elektrode tokom vremena, smanjujući broj jona dostupnih za proces punjenja-pražnjenja.
Osim toga, kemijske reakcije unutar baterije također mogu uzrokovati stvaranje nusproizvoda i degradaciju elektrolita. Ovi faktori doprinose ukupnom starenju baterije.
Kao dobavljač baterija, nudimo širok asortiman visokokvalitetnih baterijskih ćelija, kao što suLitijum tionil hlorid Aa baterijaiLithium Cell Baterija CC - Cell. Naši proizvodi se proizvode uz stroge mjere kontrole kvalitete kako bi se osigurale dugotrajne performanse. Takođe imamo fabriku specijalizovanu za proizvodnjuLitijum tionil hlorid Aa baterija, gdje koristimo najnoviju tehnologiju kako bismo smanjili rizik od kvara baterije.
Ako ste na tržištu pouzdanih baterijskih ćelija, pozivamo vas da nas kontaktirate radi nabavke i daljnjih razgovora. Naš tim stručnjaka spreman je da vam pomogne u pronalaženju najboljih rješenja baterija za vaše specifične potrebe.
Reference
- Linden, D., & Reddy, TB (2002). Priručnik o baterijama. McGraw - Hill.
- Wang, CY i Cheng, YT (2019). Sistemi upravljanja baterijama za električna vozila. Springer.
- Tarascon, JM, & Armand, M. (2001). Problemi i izazovi sa kojima se suočavaju punjive litijumske baterije. Nature, 414(6861), 359 - 367.