Viktige takeaways:
- Overlading, fysisk skade, produksjonsfeil og ekstreme temperaturer er primære årsaker til lekkasjer av litiumbatterier.
- Riktig oppbevaring, bruk av riktig lader, regelmessige inspeksjoner og forsiktig håndtering kan forhindre lekkasjer.
- Umiddelbar inneslutning, sikker avhending og opprydding er avgjørende hvis det oppstår en lekkasje.
Litium batterier kan lekke væsker hvis deres interne komponenter bli skadet. Moderne litiumbatterier har imidlertid flere sikkerhetstiltak og er svært usannsynlig å lekke under normal bruk. Med riktig håndtering er litiumbatterilekkasjer ganske sjeldne.
Hva får litiumbatterier til å lekke?
Overlading
En av de vanligste årsakene til lekkasjer av litiumbatterier er overlading. Når et litiumion-batteri lades over sin maksimale spenningskapasitet, begynner elektrolyttvæsken inni å brytes ned og brytes ned. Denne elektrolyttnedbrytningsreaksjonen produserer gassformige biprodukter som bygger opp trykk i det forseglede batterihuset.
Når det indre trykket øker, kan tetningene og sikkerhetsmekanismene som er designet for å inneholde elektrolytten, begynne å svikte. Med nok trykkoppbygging kan elektrolyttvæsken i hovedsak presses ut gjennom ethvert svakt punkt eller mikrobrudd i batterihuset.
Overlading genererer også overskuddsvarme, som akselererer nedbrytningen av elektrolytt til gassformige forbindelser. Så høye spenninger kombinert med varme multipliserer raskt de indre trykket.
Å bruke feil lader eller la et litiumbatteri være tilkoblet og ladet kontinuerlig over 100 % er vanlige årsaker til overlading. Smarte ladere vil slutte å bruke strøm når batteriet er fulladet, men dumme ladere fortsetter å strømme inn elektroner. Denne elektrontilstrømningen uten noe sted for dem å gå er det som fører til elektrolyttnedbrytning og eventuell lekkasje.
Litiumbatteripakker med smarte batteristyringssystemer er i stand til å overvåke Spenning i individuelle celler og forhindrer overlading. Dette gjør en full pakkelekkasje langt mindre sannsynlig enn et overladet enkelt løst batteri. Likevel er det viktig å bruke anerkjente merkevarebatterier og riktige ladere for å unngå å overskride deres maksimale spenningsterskel.
Fysisk skade
Enhver form for fysisk skade på det ytre dekselet til et litiumbatteri kan føre til lekkasjer. Å miste, knuse, punktere eller på annen måte misbruke et batteri fører ofte til indre skader som får elektrolyttvæske til å lekke ut.
Litiumbatterier har interne separasjoner mellom de positive og negative elektrodene. Disse separatorene blokkerer elektrodene fra å komme i kontakt og kortslutte batteriet. Imidlertid kan overdreven fysisk påvirkning bryte disse separatorene og la katode- og anodefoliene berøre hverandre.
Når elektrodene kontakter hverandre direkte, skaper det intens varme ved kontaktpunktet. Denne varmen kan sette i gang termisk løping og akselerere eksoterme kjemiske reaksjoner som produserer gasser. Batteriet ballonger raskt opp fra gasstrykket. Samtidig produserer den lokale smeltingen av elektroder åpninger for at de trykksatte gassene kan unnslippe sammen med elektrolyttvæske.
Selv om batteriet ikke er alvorlig knust, kan små punkteringer i kabinettet fra skarpe gjenstander gi elektrolytten en direkte rømningsvei. Når foringsrøret er kompromittert fra støt, vibrasjoner, hevelse eller punkteringer, har elektrolytten en vei som gradvis kan sive ut over tid.
Litiumbatterier må håndteres med forsiktighet for å unngå fall, kollisjoner eller piercing. Mens foringsrøret er stivt, tåler det ikke overdreven direkte kraft. Forebygging er avgjørende, siden fysisk batteriskade nesten alltid resulterer i lekkasje.
Produksjonsfeil
Selv om det er sjeldent, kan ufullkommen produksjon resultere i mikroskopiske feil i batterihuset eller interne separatorer som forårsaker lekkasjer over tid. Batterikomponentene går gjennom streng kvalitetskontroll, men en liten prosentandel av defekte enheter vil uunngåelig komme gjennom.
Små hulllekkasjer i et litiumbatteris kabinett er vanskelig å oppdage, men kan tillate at elektrolyttvæske sakte sive ut mens den er i bruk. Disse nålehullene kan dannes fra upresist sammenføyde foringsrørlag eller forurensninger som legges inn i foringsrøret under produksjon. Likeledes kan det oppstå ufullkomne tetninger rundt terminaler, mikrofrakturer fra stress og ufullstendige isolasjonslag.
Forurensninger introdusert i løpet av produksjonsprosess kan også forårsake defekter mellom elektrodene. Mikroskopiske metallpartikler er mest problematiske, og kan potensielt stikke hull i interne separatorer. Dendritter eller “værhår av metall” kan gradvis vokse over brukssykluser og trenge gjennom separasjonsbarrieren.
Mens eksotiske feil, kan visse forurensninger eller kjemiske reaksjoner med elektroder produsere et etsende biprodukt. Dette kan sakte tære på foringsrøret eller separatormaterialet, og utvide feilene til elektrolytten lekker gjennom.
Strenge kvalitetskontrollprosesser tar sikte på å minimere produksjonsfeil gjennom visuell og funksjonell testing. Imidlertid vil sjeldne feil slippe gjennom og forårsake lekkasjer eller tidlig feil bare uker eller måneder inn i batteriets levetid. Anerkjente produsenter støttet av garantier er det beste alternativet for å minimere risiko.
Ekstreme temperaturer
Å utsette litiumbatterier for svært høye eller svært lave temperaturer kan øke sjansene for lekkasje. Elektrolyttvæsken inne i batteriet er utformet for å fungere ved normale omgivelsestemperaturer. Overskridelse rundt 140 °F eller under 35 °F skyver elektrolyttløsningen utenfor det stabile driftsområdet.
Ved svært lave temperaturer kan elektrolyttløsningen fryse og utvide seg, og bygge opp trykk inne i foringsrøret. Dette kan føre til at tetninger og sikkerhetsmekanismer svikter. Selv om de er sjeldne, opplever enkelte elektrolyttblandinger som fryser til en fast faseendring volumutvidelse, noe som også belaster batteriveggene.
Høye temperaturer er enda mer problematisk. Når batteriene kommer over 140°F, begynner elektrolytten å termisk dekomponere til gassformige forbindelser. Dette akselererer eksponentielt når temperaturen fortsetter å stige. De ekspanderende varme gassene bygger raskt opp trykk inntil foringsrøret brister.
Billige litiumbatterier av lav kvalitet er mest utsatt for å lekke og til og med ta fyr når de utsettes for ekstreme temperaturer inne i et varmt eller kaldt kjøretøy. Men selv kvalitetsbatterier utgjør en viss risiko hvis frysing eller overoppheting vedvarer.
Litiumbatterier som er igjen i biler under varmebølger om sommeren eller fryser om vinteren har størst risiko for temperaturrelatert feil. Oppbevaring av batterier mellom 40°F og 80°F vil minimere enhver sjanse for temperaturinduserte lekkasjer.
Hvordan finne ut om litiumbatteriet lekker
Synlig lekkasje eller deformasjon
Den mest åpenbare indikatoren på at et litiumbatteri lekker er synlige flekker, væske som samler seg eller krystalliserte avleiringer rundt batteriet eller enhetens batterirom. Dette er ofte ledsaget av en skarp, eddikaktig lukt fra elektrolyttløsningen som lekker ut. Enhver fuktighet, klebrighet eller hvit krystallinsk oppbygging rundt et litiumbatteri indikerer nesten helt sikkert at det har oppstått en stor lekkasje.
På samme måte, hvis et litiumbatteri er merkbart ballongformet, hovent eller forvrengt i form, betyr det at gasstrykk har bygget seg opp internt og kompromittert kabinettet. Deformasjonen er forårsaket av ekspanderende gass fra elektrolyttdekomponering som bryter interne separatorer. Når formen på batterikassen endres, følger vanligvis større brudd som tillater synlig væskelekkasje kort tid etter.
Vakuumdeteksjonstester
Enheter kjent som lekkasjedetektorer kan identifisere svært langsomme batterilekkasjer før noen synlig elektrolytt har sluppet ut. Disse enhetene bruker vakuumtrykk og en gasssensor for å oppdage uendelig små mengder elektrolyttdamp som slippes ut gjennom mikroskopiske brudd på dekslet.
Det mistenkte batteriet plasseres i et forseglet testkammer som deretter evakueres for luft, og skaper et vakuum. Med det kontrollerte vakuumet på plass, vil eventuelle gasser som lekker fra selv et bitte lite hull i batteriet bli sugd ut av bruddet. Lekkasjedetektorens gasssensor kan oppdage små spor av disse fordampede elektrolyttforbindelsene.
Et korrekt fungerende batteri vil ikke avgi gasser når det utsettes for en vakuumtest. Men feil som mikroskopiske nålehull, ødelagte forseglinger eller små hull i kaldsveisede foringsrørskjøter vil tillate inneholdt gass å bli trukket ut av batteriet. Lekkasjedetektoren alarmerer når sensoren fanger opp noe over forventede grunnlinjeluftbestanddeler.
Vakuumlekkasjedeteksjon gjør det derfor mulig å identifisere batterier med forseglingsfeil på et tidlig stadium før nok elektrolytt har lekket ut til å være synlig. De kan proaktivt erstattes før større lekkasje og skade på enheten oppstår. Vakuumtesting krever imidlertid spesialisert utstyr som ikke er lett tilgjengelig for forbrukere.
Deteksjon av stofflekkasje
Spesialiserte væskereagenser og teststrimler er utviklet for å oppdage svikt i litiumbatteriforseglingen før lekkasjer er synlige. Disse lekkasjedeteksjonsvæskene inneholder forbindelser som reagerer med litiumbatterielektrolytt. Når væsken kommer i kontakt med selv små mengder elektrolyttdamp eller fuktighet, endrer den farge.
For å bruke lekkasjedeteksjonsvæske, fjernes et batteri fra en enhet og væsken påføres rundt sømlinjene og terminalforbindelsene med en vattpinne. Hvis væsken endrer farge, indikerer det at elektrolyttforbindelser unnslipper gjennom mikroskopiske brudd på foringsrøret.
Teststrimler fungerer på samme måte, men er mettet med den elektrolytteraktive forbindelsen i stedet for i flytende form. Stripene tørkes ganske enkelt mot batterisømmene og polene, og enhver fargeendring betyr lekkasje.
Dette gjør det mulig å bekrefte forseglingssvikt selv når mengden som lekker ikke er tilstrekkelig til å se. Det gir en metode for å identifisere defekte batterier før synlige lekkasjestadier. Imidlertid er lekkasjedeteksjonsvæsker og -strimler ikke allment tilgjengelige for gjennomsnittsforbrukere. De krever distribusjon gjennom spesialbatteri- eller elektronikkleverandører.
Selv om det ikke er så følsomt som vakuummetoder, gir ekstern stoffdeteksjon en tilgjengelig måte å sjekke batterier for tidlige feil før større lekkasje oppstår og fører til skade på enheten. Dette tillater proaktiv utskifting av defekte enheter.
Hva du skal gjøre hvis litiumbatteriet lekker
Umiddelbare førstehjelpstiltak
Hvis du oppdager et litiumbatteri som er synlig lekker, må du ta forholdsregler for å unngå direkte kontakt med elektrolytten og inneholde eventuelle væskesøl. Elektrolyttløsningen kan være etsende og irriterende for øyne og hud, så bruk hansker og øyevern når du håndterer et batteri som lekker.
Bruk absorberende og isolerende materialer som sand, vermikulitt eller kattesand for å suge opp eventuell oppsamlet eller rennende elektrolytt. Tørkepapir eller filler kan også brukes til å absorbere lekkasjer, men sørg for å kaste dem umiddelbart. Unngå å bruke klut eller porøse materialer som holder elektrolytt mot overflater.
Oppbevar det lekkende batteriet i en solid forseglet pose eller plastbeholder for å forhindre at ytterligere søl eller damper slipper ut. En lekkasjesikker oppbevaringspose designet for søl er ideell. Flytt det inneholdte batteriet utendørs hvis mulig, da ventilering av området vil bidra til å fjerne irriterende røyk.
Det anbefales å tilkalle et oppryddingsmannskap for farlige materialer for lekkasjer i stor skala der betydelig elektrolytt har sluppet ut. De har de riktige nøytraliseringsmidlene og deponeringsanleggene for å sanere tung forurensning. For mindre lekkasjer kan du imidlertid ta enkle grep for å minimere farene før riktig avhending.
Langsiktig opprydding og forholdsregler
Når et lekkende batteri er trygt innesluttet, rengjør du grundig alle overflater som har kommet i kontakt med elektrolytt som har kommet ut. Litiumbatterielektrolytt kan etterlate etsende rester når de flyktige elementene fordamper.
Nøytraliserende kjemikalier designet for søl av litiumbatterier bør brukes til å tørke ned berørte overflater i henhold til produktinstruksjonene. Husholdningseddik kan også bidra til å nøytralisere alkaliske elektrolyttavleiringer. Eddik bør imidlertid ikke komme i direkte kontakt med litiummaterialer, da det kan utløse brennbar gassproduksjon.
For enheter som telefoner eller bærbare datamaskiner, ta fra hverandre kabinettet og rengjør forsiktig alle innvendige komponenter som lekker væske kan ha nådd. Batterier skal gi elektrisk isolasjon, men hvis lekkasjen var ekstrem, anbefales det å bruke isopropylalkohol og en antistatisk børste for å rengjøre elektroniske tavler. La overflatene tørke helt før enhetene settes sammen igjen etter en lekkasje.
Fremover, inspiser elektronikken for tegn på skade som kan ha oppstått fra lekkasjen. Eventuelle funksjonsfeil komponenter påvirket av elektrolytt eksponering vil sannsynligvis trenge utskifting. Vær også oppmerksom på vedvarende lukt, lyder av ny lekkasje eller unormal enhetsatferd som kan indikere uløste batterilekkasjeskader. En forurenset enhet kan trenge profesjonell service eller utskifting hvis problemene vedvarer.
Når skal du bytte batteri
Ethvert litium-ion-batteri som viser synlig lekkasje, hevelse, deformasjon eller skade krever umiddelbar utskifting. Batterier med elektrolytt som aktivt slipper ut, må umiddelbart fjernes fra enhetene og kasseres på riktig måte. Disse synlige advarselsskiltene betyr at batteriet har blitt kompromittert og sannsynligvis vedvarende intern kortslutning eller komponentfeil.
På samme måte må litiumbatterier som mislykkes ved vakuum- eller stofflekkasjetester skiftes ut. Selv små lekkasjer oppdaget gjennom disse metodene kan signalisere feil som sannsynligvis vil forverres til større lekkasje med mer bruk. Tidlige feil på grunn av produksjonsfeil garanterer også batteribytte.
For flercellede batteripakker kan det hende at hele pakken må skiftes ut hvis en individuell celle lekket. Den sølt elektrolytten kan potensielt migrere mellom celler i et batterihus og forårsake uoppdaget korrosjonsskade. Lekkasjer kompromitterer også de fysisk-elektriske forbindelsene mellom cellene i en pakke. Ved å bytte ut hele pakken unngår du fremtidige problemer.
Selv om ikke alle batterier når slutten av levetiden på grunn av lekkasjer, bør ethvert batteri som utviser lekkasje, deformering, merkelige lukter eller unormale ytelsesegenskaper trekkes ut av drift umiddelbart. Ikke ta sjanser på urolige batterier som fører til farlige feil.
Forhindrer lekkasjer av litiumbatteri
Riktige lagringsforhold
Riktig oppbevaring av litium-ion-batterier er nøkkelen til å forhindre lekkasjer eller skade som kan føre til forseglingsfeil. Ideelle lagringsforhold holder batterier mellom 40-80°F og unngå ekstreme temperaturer eller store svingninger.
Batterier bør oppbevares på et tørt sted med minimal luftfuktighet. Fuktighet kan trenge inn i huset over lange lagringsperioder og forårsake intern korrosjon. Direkte sollys eller varmekilder bør også unngås for å forhindre overoppheting av batterier utenfor deres sikre driftsrekkevidde.
For langtidsoppbevaring av batterier som overstiger en måned, hjelper isolerte beholdere eller temperaturregulerende bokser å opprettholde det ideelle 40-80°F-vinduet. Silikagel tørkemiddelpakker kan også legges til oppbevaringsbeholdere for å kontrollere fuktigheten.
Batterier utlades litt over tid mens de er lagret. Å lagre dem i en ladetilstand på rundt 40 % er optimalt for å forhindre skade fra full utladning eller overbelastning ved 100 % lading. Kjøleskapstemperaturer under 40 °F anbefales ikke for litiumionbatterier over lang tid.
Ved å holde batteriene i passivt temperaturkontrollerte miljøer og unngå fuktighet, ekstrem kulde eller intens varme, minimeres risikoen for forseglingsfeil og lekkasje over tid. Riktig oppbevaring er den første forsvarslinjen mot lekkasjer.
Unngå overlading
En av de mest forebyggbare årsakene til litiumbatterilekkasje er overlading. Lading av batterier forbi deres maksimale spenningsklassifisering bygger opp internt trykk som kan sprenge tetninger.
Det er avgjørende å bruke riktig lader for den spesifikke typen litiumbatteri og følge retningslinjene for lading. Ladere for Li-ion-batterier har kretser som stopper ladingen når de er fulle. Generiske eller feilaktige ladere kan overlades. La aldri batterier lades uten tilsyn i lengre perioder.
Fulladede batterier bør umiddelbart fjernes fra ladere. For enheter som bærbare datamaskiner, unngå å bruke dem konstant mens de er koblet til ladere når de er fulladet. Vedlikeholdsladingen kan fortsatt gradvis overlade batteriet over tid.
Batteribeskyttelseskretser og “smart” ladeteknologien har blitt betydelig forbedret for å forhindre overlading når den brukes riktig. Men det er fortsatt viktig å kjøpe kvalitet, merkevarebatterier og sertifiserte ladere. Anerkjente merker har mindre sannsynlighet for å ha defekter som fører til overladingslekkasjefeil.
Regelmessige inspeksjoner
Regelmessig inspeksjon av litiumbatterier kan bidra til å oppdage tidlige tegn på skade eller feil som kan føre til lekkasjer langs linjen. Å gi batterier en rask visuell og taktil inspeksjon månedlig er en god vane.
Se etter merkbar hevelse eller deformasjon i foringsrøret, da dette indikerer farlig gassoppbygging og overhengende feil. Se også etter misfarging, bulker, sprekker eller punkteringer som kan kompromittere tetninger. Tørk av batteriet og se etter tegn på krystallinske elektrolyttavleiringer.
Bruk nesen også. Gi batteriene en snustest av og til, og vær oppmerksom på enhver skarp lukt eller eddiklukt som kan indikere brudd og lekkasje. Enhver oppdaget avgassing eller merkelige lukter garanterer å bytte ut et mistenkt batteri.
Selv om det ikke er idiotsikkert, lar regelmessige inspeksjoner deg fange problemer i tidlige stadier før katastrofale feil. Overvåking av batteritilstanden gir deg muligheten til å bytte ut enheter som viser feil i god tid før store lekkasjer oppstår. Bare noen få minutter per måned kan forhindre større problemer.
Forholdsregler for håndtering
Litiumbatterier bør håndteres med forsiktighet for å unngå fysisk skade som kan forårsake lekkasjer. Å miste, knuse, punktere eller stikke hull på batterier kan bryte forseglinger og beskyttelseshus.
Unngå å oppbevare løse litiumbatterier der metallgjenstander kan komme i kontakt med eller presse inn i kabinettet. Nøkler, mynter, verktøy og andre metallgjenstander som kortslutter terminalene kan forårsake farlige feil. Transporter aldri løse batterier i lommer som inneholder metall.
Når du installerer batterier, sørg for at polariteten er riktig. Forsøk på å tvinge et baklengs batteri inn i en enhet kan skade terminaler eller beskyttelseskretser. Hvis du setter inn batterier i feil retning, kan det føre til umiddelbare kortslutninger.
Ikke prøv å lirke hovne batterier fra enheter eller bruk verktøy for å skrape bort lekkende avleiringer kraftig. Dette kan skade batteriet ytterligere og frigjøre mer elektrolytt. Hevelse bør be om umiddelbar demontering av enheten for å forsiktig få tilgang til og fjerne batterier.
Selv om de er designet for å være robuste, krever litium-ion-batterier fortsatt forsiktig håndtering for å forhindre at de slitesterke dekselene deres går på bekostning. Forsiktig håndtering minimerer risikoen for fysiske defekter som fører til farlige lekkasjer.
Bruk av riktig batteritype
Det er viktig å kun bruke riktig spesifiserte litium-ion-batterier fra anerkjente merker for en gitt enhet for å unngå lekkasjer. Generiske knock-off eller inkompatible batterier er mer utsatt for forseglingsfeil og lekkasje.
Undersøk den spesifikke litiumionbatteritypen, spenningen, kontaktformen, kapasiteten og dimensjonene som trengs for en enhet. Å matche spesifikasjonene for erstatningsbatteriet nøyaktig unngår problemer. Unngå generiske batterier uten navn med vage eller overdrevne vurderinger.
Hold deg til store forbrukerbatterimerker som gir detaljerte tekniske spesifikasjoner og ytelsesdata for batteriene deres. Anerkjente produsenter liker Holo batteri har streng kvalitetskontroll og sikkerhetstesting som minimerer risikoen for lekkasjer. Batteriene er konstruert spesielt for ansvarsfrie store enhetsprodusenter.
Selv om de vanligvis er billigere, kan generiske litiumbatterier kutte hjørner på isolasjon, gassventiler, husets integritet eller andre sikkerhetsfaktorer. eBay spesialbatterier hevder “høy kapasitet” er mest mistenkelige. Å ofre sikkerhet for marginale gevinster i kapasitet gir raskt tilbakeslag når de lekker. Invester i kvalitetsbatterier utviklet for sikkerhet og lang levetid.
Vanlige spørsmål om litiumbatterilekkasjer
Hva er risikoen hvis litiumbatteriet begynner å lekke?
Litiumbatterilekkasjer utgjør en risiko for hud-, øye- og luftveisirritasjon fra elektrolyttvæsken og røyken. Korrosiv skade på enhetens komponenter og overflater som er utsatt for væskelekkasje er også en fare å vurdere.
Hvordan kan jeg identifisere tegn på lekkasje i litium-ion-batteriet mitt?
Synlige flekker, skorper, skarp lukt, deformasjon/hevelse av batteriet eller væske inne i enhetens batterirom er tydelige tegn på lekkasje av litiumionbatterier.
Er væsken fra et lekkende batteri farlig?
Ja, elektrolyttvæsken inne i litiumbatterier er etsende og kan irritere øyne, hud og slimhinner ved kontakt. Riktig verneutstyr bør brukes ved håndtering.
Hvilken grad av toksisitet har dampene fra et lekkende litiumbatteri?
Dampene fra lekkende litiumbatterielektrolytt anses som moderat giftig og kan forårsake luftveisirritasjon ved høye konsentrasjoner, men ventiler områder for å unngå betydelig eksponering.
Avgis det røyk når litium-ion-batterier lekker i det hele tatt?
Damp fra lekkende litiumionbatterier kan være irriterende ved innånding, så ventilasjon anbefales. Alvorlig toksisitet er imidlertid usannsynlig ved tilfeldig eksponering under normale ventilerte forhold.
Konklusjon
Selv om lekkasjer av litiumbatterier ikke er særlig vanlige, hjelper det å være forberedt med kunnskap å ta stresset ut av potensielle hendelser.
Ved å forstå hva som forårsaker lekkasjer og lære riktig håndtering, lagring og inspeksjon, kan du unngå mange problemer til å begynne med.
Hvis en lekkasje oppstår, kan det løses ved å følge sikkerhetstiltak og oppryddingstrinn. Og å identifisere eventuelle advarselsskilt tidlig muliggjør proaktiv utskifting av defekte batterier før større feil.
