Ключевые выводы:
- Перезарядка, физическое повреждение, производственные дефекты и экстремальные температуры являются основными причинами утечек литиевых батарей.
- Правильное хранение, использование подходящего зарядного устройства, регулярные проверки и осторожное обращение могут предотвратить утечки.
- В случае утечки необходимы немедленная локализация, безопасная утилизация и очистка.
Литиевые батареи может произойти утечка жидкостей, если их внутренние компоненты стать поврежденным. Однако современные литиевые батареи имеют больше гарантий и вероятность утечки при нормальном использовании очень мала. При правильном обращении протечки литиевых батарей встречаются довольно редко.
Что вызывает утечку литиевых батарей?
Перезарядка
Одной из наиболее частых причин утечки литиевых батарей является перезарядка. Когда литий-ионный аккумулятор заряжается сверх максимального напряжения, жидкий электролит внутри начинает разрушаться и разлагаться. Эта реакция разложения электролита приводит к образованию газообразных побочных продуктов, которые создают давление внутри герметичного корпуса аккумулятора.
По мере увеличения внутреннего давления уплотнения и защитные механизмы, предназначенные для удержания электролита, могут начать выходить из строя. При достаточном повышении давления электролит может выдавиться через любое слабое место или микротрещину в корпусе аккумулятора.
При перезаряде также выделяется избыточное тепло, которое ускоряет распад электролита на газообразные соединения. Таким образом, высокое напряжение в сочетании с нагревом быстро увеличивает внутреннее давление.
Использование неправильного зарядного устройства или оставление литиевой батареи включенной и непрерывной зарядки, превышающей 100 %, являются распространенными причинами перезарядки. Умные зарядные устройства перестанут подавать ток, когда аккумулятор полностью заряжен, но глупые зарядные устройства продолжают подавать электроны. Этот приток электронов, которому некуда деваться, приводит к разложению электролита и возможной утечке.
Литиевые аккумуляторные батареи с интеллектуальными системами управления батареями способны контролировать Напряжение в отдельных ячейках и предотвратить перезарядку. Это делает утечку из полной упаковки гораздо менее вероятной, чем из-за перезаряженной одиночной батареи. Тем не менее, важно использовать аккумуляторы известных брендов и подходящие зарядные устройства для них, чтобы избежать превышения максимального порогового напряжения.
Физический урон
Любой тип физического повреждения внешнего корпуса литиевой батареи может привести к утечке. Падение, раздавливание, прокалывание или иное механическое воздействие на батарею часто приводит к внутреннему повреждению, вызывающему вытекание электролита.
Литиевые батареи имеют внутренние разделения между положительным и отрицательным электродами. Эти сепараторы блокируют контакт электродов и короткое замыкание батареи. Однако чрезмерные физические воздействия могут разрушить эти сепараторы и привести к соприкосновению катодной и анодной фольг.
Когда электроды контактируют друг с другом напрямую, в точке контакта возникает сильный нагрев. Это тепло может инициировать тепловой выход и ускорить экзотермические химические реакции, в результате которых образуются газы. Аккумулятор быстро раздувается от давления газа. В то же время в результате локального плавления электродов образуются отверстия для выхода газов под давлением вместе с электролитной жидкостью.
Даже если аккумулятор не сильно раздавлен, небольшие проколы корпуса острыми предметами могут привести к прямому выходу электролита. Если корпус поврежден в результате удара, вибрации, вздутия или прокола, электролит со временем постепенно вытекает наружу.
С литиевыми батареями следует обращаться осторожно, чтобы не допустить падения, столкновений или проколов. Несмотря на то, что корпус жесткий, он не может выдерживать чрезмерную прямую силу. Профилактика имеет решающее значение, поскольку физическое повреждение батареи почти всегда приводит к утечке.
Производственные дефекты
Хотя это редкость, несовершенное производство может привести к появлению микроскопических дефектов в корпусе аккумулятора или внутренних сепараторах, которые со временем приводят к утечкам. Компоненты аккумуляторной батареи проходят строгий контроль качества, но небольшой процент бракованных изделий неизбежно проходит.
Крошечные утечки в корпусе литиевой батареи трудно обнаружить, но они могут привести к медленному просачиванию электролита во время использования. Эти микроотверстия могут образовываться из-за неточно соединенных слоев оболочки или загрязнений, попадающих в оболочку во время производства. Аналогичным образом могут возникнуть несовершенные уплотнения вокруг клемм, микротрещины от напряжения и неполные изоляционные слои.
Загрязнения, поступившие во время производственный процесс также может вызвать дефекты между электродами. Наибольшую проблему представляют случайные микроскопические металлические частицы, которые могут пробить дыры во внутренних сепараторах. Дендриты или “металлические усы” может постепенно расти в течение циклов использования и проникать через разделительный барьер.
Несмотря на экзотические неисправности, определенные загрязнения или химические реакции с электродами могут привести к образованию коррозийных побочных продуктов. Это может медленно разъедать материал корпуса или сепаратора, увеличивая дефекты до тех пор, пока электролит не вытечет.
Строгие процессы контроля качества направлены на минимизацию производственных дефектов посредством визуального и функционального тестирования. Однако редкие дефекты могут проявиться и привести к утечкам или преждевременному выходу из строя всего через несколько недель или месяцев после начала срока службы батареи. Авторитетные производители Подкрепленные гарантиями, являются лучшим выбором для минимизации рисков.
Экстремальные температуры
Воздействие литиевых батарей на очень высокие или очень низкие температуры может увеличить вероятность утечки. Жидкий электролит внутри аккумулятора предназначен для работы при нормальной температуре окружающей среды. Превышение температуры около 140°F или понижение ниже 35°F выводит раствор электролита за пределы стабильного рабочего диапазона.
При очень низких температурах раствор электролита может замерзнуть и расшириться, создавая давление внутри корпуса. Это может привести к выходу из строя уплотнений и механизмов безопасности. Хотя и редко, некоторые смеси электролитов, которые замерзают до твердого фазового состояния, испытывают объемное расширение, что также оказывает нагрузку на стенки батареи.
Высокие температуры создают еще большую проблему. Когда температура батарей превышает 140°F, электролит начинает термически разлагаться на газообразные соединения. Это экспоненциально ускоряется по мере того, как температура продолжает расти. Расширяющиеся горячие газы быстро наращивают давление, пока обсадная колонна не разорвется.
Дешевые и некачественные литиевые батареи наиболее склонны к утечке и даже возгоранию при воздействии экстремальных температур внутри горячего или холодного автомобиля. Но даже качественные батареи представляют некоторый риск, если сохраняются условия замерзания или перегрева.
Литиевые батареи, оставленные в автомобилях во время летней жары или зимних морозов, подвергаются наибольшему риску выхода из строя из-за температуры. Хранение батарей при температуре от 40°F до 80°F сведет к минимуму любую вероятность утечек, вызванных температурой.
Как определить, протекает ли ваша литиевая батарея
Видимая утечка или деформация
Наиболее очевидным признаком утечки литиевой батареи являются видимые пятна, лужи жидкости или кристаллические отложения вокруг батареи или батарейного отсека устройства. Это часто сопровождается резким уксусным запахом вытекающего раствора электролита. Любая влажность, липкость или белые кристаллические отложения вокруг литиевой батареи почти наверняка указывают на серьезную утечку.
Аналогичным образом, если литиевая батарея заметно раздулась, раздулась или деформировалась по форме, это означает, что давление газов внутри накопилось и повредило корпус. Деформация вызвана расширением газа от разложения электролита, разрушающим внутренние сепараторы. Как только форма корпуса батареи меняется, вскоре после этого обычно появляются более крупные нарушения, приводящие к видимой утечке жидкости.
Тесты обнаружения вакуума
Устройства, известные как детекторы утечек, могут обнаруживать очень медленные утечки из батареи до того, как выйдет видимый электролит. Эти устройства используют вакуумное давление и газовый датчик для обнаружения бесконечно малых количеств паров электролита, выделяющихся через микроскопические повреждения корпуса.
Подозреваемую батарею помещают в герметичную испытательную камеру, из которой затем удаляют воздух, создавая вакуум. При наличии контролируемого вакуума любые газы, вытекающие даже из крошечного отверстия в батарее, будут высасываться через отверстие. Датчик газа течеискателя может обнаруживать мельчайшие следы этих испаряющихся соединений электролита.
Правильно функционирующая батарея не выделяет газов при испытании на вакуум. Но такие дефекты, как микроскопические отверстия, сломанные уплотнения или крошечные зазоры в соединениях корпуса, выполненных холодной сваркой, позволят содержащимся газам выйти из батареи. Детектор утечек подает сигнал тревоги, когда его датчик улавливает содержание компонентов воздуха, превышающее ожидаемый базовый уровень.
Таким образом, обнаружение вакуумной утечки позволяет идентифицировать батареи с нарушениями герметичности на ранней стадии, прежде чем утечка электролита станет заметной. Их можно заранее заменить до того, как произойдет серьезная утечка или повреждение устройства. Однако вакуумные испытания требуют специального оборудования, недоступного для потребителей.
Обнаружение веществ утечки
Для обнаружения повреждений уплотнений литиевых батарей до того, как станут заметны утечки, были разработаны специальные жидкие реагенты и тест-полоски. Эти жидкости для обнаружения утечек содержат соединения, вступающие в реакцию с электролитом литиевой батареи. Когда жидкость вступает в контакт даже с небольшим количеством паров электролита или влаги, она меняет цвет.
Чтобы использовать жидкость для обнаружения утечек, аккумулятор вынимают из устройства и жидкость наносят тампоном вокруг линий швов и клеммных соединений. Если жидкость меняет цвет, это указывает на то, что соединения электролита выходят через микроскопические повреждения корпуса.
Тест-полоски действуют аналогично, но насыщены химически активным электролитом, а не жидким соединением. Полоски просто протираются о швы и клеммы аккумулятора, а любое изменение цвета означает протечку.
Это позволяет подтвердить неисправность уплотнения, даже если количество утечек недостаточно, чтобы его можно было увидеть. Он обеспечивает метод выявления неисправных батарей до появления видимых стадий утечки. Однако жидкости и полоски для обнаружения утечек не являются широко доступными для обычных потребителей. Они требуют распространения через специализированных поставщиков аккумуляторов или электроники.
Хотя обнаружение внешних веществ не так чувствительно, как вакуумные методы, оно обеспечивает доступный способ проверки батарей на предмет ранних отказов до того, как произойдет серьезная утечка и приведет к повреждению устройства. Это позволяет проводить упреждающую замену неисправных агрегатов.
Что делать, если ваша литиевая батарея протечет
Немедленные меры первой помощи
Если вы обнаружите видимую утечку литиевой батареи, примите меры предосторожности, чтобы избежать прямого контакта с электролитом и собрать пролитые жидкости. Раствор электролита может вызывать коррозию и вызывать раздражение глаз и кожи, поэтому при работе с протекшим аккумулятором надевайте перчатки и средства защиты глаз.
Используйте абсорбирующие и изолирующие материалы, такие как песок, вермикулит или наполнитель для кошачьего туалета, чтобы впитать скопившийся или текущий электролит. Бумажные полотенца или тряпки также можно использовать для впитывания утечек, но обязательно утилизируйте их как можно скорее. Избегайте использования ткани или пористых материалов, которые будут удерживать электролит на поверхностях.
Поместите протекающую батарею в прочный герметичный пакет или пластиковый контейнер, чтобы предотвратить дальнейшее распространение пролитой жидкости или паров. Идеально подходит герметичный мешок для хранения опасностей, предназначенный для предотвращения разливов. Если возможно, вынесите содержащуюся в ней батарею на улицу, так как проветривание помещения поможет рассеять раздражающие пары.
В случае крупномасштабных утечек, при которых вытекло значительное количество электролита, рекомендуется вызвать бригаду по очистке опасных материалов. У них есть соответствующие нейтрализующие агенты и средства утилизации для устранения сильного загрязнения. Однако в случае незначительных утечек вы можете предпринять простые шаги, чтобы свести к минимуму опасность перед надлежащей утилизацией.
Долгосрочная очистка и меры предосторожности
После того как протекающую батарею надежно локализуют, тщательно очистите все поверхности, соприкасавшиеся с вытекшим электролитом. Электролит литиевой батареи может оставлять после себя коррозионные остатки по мере испарения летучих элементов.
Для протирки пораженных поверхностей следует использовать нейтрализующие химикаты, предназначенные для устранения разливов литиевых батарей, в соответствии с инструкциями по эксплуатации. Бытовой уксус также может помочь нейтрализовать отложения щелочного электролита. Однако уксус не должен вступать в прямой контакт с литиевыми материалами, поскольку это может вызвать образование горючего газа.
Для таких устройств, как телефоны или ноутбуки, разберите корпус и тщательно очистите все внутренние компоненты, куда могла попасть вытекшая жидкость. Батареи должны обеспечивать электрическую изоляцию, но если утечка была сильной, рекомендуется использовать изопропиловый спирт и антистатическую щетку для очистки электронных плат. Дайте поверхностям полностью высохнуть, прежде чем собирать устройства после утечки.
В дальнейшем осмотрите электронику на предмет каких-либо признаков повреждений, которые могли возникнуть в результате утечки. Любые неисправные компоненты, пострадавшие от воздействия электролита, вероятно, потребуют замены. Также будьте внимательны к любым стойким запахам, звукам новой утечки или ненормальному поведению устройства, которые могут указывать на неустраненное повреждение батареи, вызванное утечкой. Если проблема не устранена, загрязненному устройству может потребоваться профессиональное обслуживание или замена.
Когда следует заменить батарею
Любая литий-ионная батарея с видимой течью, вздутием, деформацией или повреждением требует немедленной замены. Батареи с активно вытекающим электролитом необходимо незамедлительно извлекать из устройств и утилизировать надлежащим образом. Эти видимые предупреждающие знаки означают, что аккумулятор поврежден и, вероятно, имеет внутренние короткие замыкания или неисправности компонентов.
Аналогичным образом, необходимо заменить литиевые батареи, которые не прошли испытания на вакуум или утечку веществ. Даже крошечные утечки, обнаруженные с помощью этих методов, могут сигнализировать о дефектах, которые могут перерасти в серьезные утечки при более интенсивном использовании. Ранние отказы, вызванные производственными дефектами, также требуют замены батареи.
В случае многоэлементных аккумуляторных батарей может потребоваться замена всей батареи, если какая-либо отдельная ячейка протечет. Пролитый электролит потенциально может мигрировать между элементами внутри корпуса батареи и вызвать незамеченное коррозионное повреждение. Утечки также нарушают физико-электрические соединения между элементами в упаковке. Замена всего пакета позволит избежать проблем в будущем.
Хотя не каждая батарея достигает конца срока службы из-за утечек, любую батарею, имеющую утечку, деформацию, странный запах или ненормальные рабочие характеристики, следует немедленно выводить из эксплуатации. Не рискуйте, если неисправные аккумуляторы приводят к опасным сбоям.
Предотвращение утечек литиевых батарей
Надлежащие условия хранения
Правильное хранение литий-ионных аккумуляторов является ключом к предотвращению утечек или повреждений, которые могут привести к нарушению герметичности. В идеальных условиях хранения аккумуляторы должны храниться в пределах 40–80°F и избегать экстремальных температур или резких колебаний.
Батареи следует хранить в сухом месте с минимальной влажностью. Влага может проникнуть в корпус при длительном хранении и вызвать внутреннюю коррозию. Также следует избегать попадания прямых солнечных лучей или источников тепла, чтобы предотвратить перегрев батарей за пределами безопасного рабочего диапазона.
При длительном хранении аккумуляторов, превышающем месяц, изолированные контейнеры или коробки с регулируемой температурой помогают поддерживать идеальную температуру 40–80°F. Пакеты с силикагелем-осушителем также можно добавлять в контейнеры для хранения для контроля влажности.
Во время хранения аккумуляторы немного разряжаются. Хранение их с уровнем заряда около 40 % является оптимальным для предотвращения повреждений в результате полной разрядки или перегрузки при заряде 100 %. Температура холодильника ниже 40°F не рекомендуется для длительного хранения литий-ионных батарей.
Хранение аккумуляторов в средах с пассивным контролем температуры и избегание влаги, сильного холода или сильной жары сводит к минимуму риск нарушения герметичности и утечки с течением времени. Правильное хранение — первая линия защиты от утечек.
Избегайте перезарядки
Одной из наиболее предотвратимых причин утечки литиевой батареи является перезарядка. Зарядка аккумуляторов при напряжении выше максимального номинального напряжения создает внутреннее давление, которое может привести к разрыву уплотнений.
Крайне важно использовать подходящее зарядное устройство для конкретного типа литиевой батареи и следовать рекомендациям по зарядке. Зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов имеют схему, останавливающую зарядку при полном заряде. Стандартные или неподходящие зарядные устройства могут привести к завышенной зарядке. Никогда не оставляйте аккумуляторы заряжаться без присмотра в течение длительного времени.
Полностью заряженные аккумуляторы следует немедленно вынимать из зарядных устройств. Что касается таких устройств, как ноутбуки, избегайте их постоянного использования, когда они подключены к зарядным устройствам после полной зарядки. Капельный заряд со временем может привести к постепенной перезарядке аккумулятора.
Схемы защиты аккумулятора и “умный” Технология зарядки значительно улучшилась, чтобы предотвратить перезарядку при правильном использовании. Но покупка качественных фирменных аккумуляторов и сертифицированных зарядных устройств по-прежнему важна. У авторитетных брендов меньше вероятность иметь дефекты, приводящие к утечкам избыточного заряда.
Регулярные проверки
Периодическая проверка литиевых батарей может помочь обнаружить ранние признаки повреждений или дефектов, которые могут привести к утечкам в дальнейшем. Ежемесячно проводить быстрый визуальный и тактильный осмотр аккумуляторов — хорошая привычка.
Обращайте внимание на любые заметные вздутия или деформации корпуса, поскольку это указывает на опасное скопление газа и неминуемую поломку. Также проверьте, нет ли обесцвечивания, вмятин, трещин или проколов, которые могут нарушить герметичность. Протрите аккумулятор и найдите признаки кристаллических отложений электролита.
Используйте и свой нос. Время от времени проверяйте аккумуляторы на запах и обращайте внимание на любые едкие или уксусные запахи, которые могут указывать на повреждение и утечку. Любое обнаружение отходящих газов или странных запахов требует замены подозрительной батареи.
Хотя регулярные проверки и не являются надежными, они позволяют выявить проблемы на ранних стадиях, прежде чем они приведут к катастрофическим сбоям. Мониторинг состояния батареи дает вам возможность заменить устройства с дефектами задолго до того, как возникнут серьезные утечки. Всего несколько минут в месяц могут предотвратить более серьезные проблемы.
Меры предосторожности при обращении
С литиевыми батареями следует обращаться осторожно, чтобы избежать физических повреждений, которые могут привести к утечке. Падение, раздавливание, прокол или прокалывание аккумуляторов может привести к повреждению уплотнений и защитного корпуса.
Не храните литиевые батареи в местах, где металлические предметы могут соприкасаться или вдавливаться в корпус. Ключи, монеты, инструменты и другие металлические предметы, замыкающие клеммы, могут вызвать опасные неисправности. Никогда не перевозите незакрепленные батареи в карманах, содержащих металл.
При установке батарей убедитесь, что соблюдена полярность. Попытка вставить батарею в устройство задом наперед может привести к повреждению клемм или защитных схем. Установка батарей в неправильной ориентации может привести к немедленному короткому замыканию.
Не пытайтесь вытащить вздутые аккумуляторы из устройств или использовать инструменты, чтобы с силой соскоблить вытекшие отложения. Это может привести к дальнейшему повреждению аккумулятора и выбросу большего количества электролита. Вздутие должно потребовать немедленной разборки устройства, чтобы аккуратно получить доступ к батареям и извлечь их.
Несмотря на то, что литий-ионные аккумуляторы спроектированы как надежные, они все же требуют осторожного обращения, чтобы не повредить их прочный корпус. Осторожное обращение сводит к минимуму риск физических дефектов, которые приводят к опасным утечкам.
Использование правильного типа батареи
Чтобы избежать утечек, важно использовать для данного устройства только литий-ионные аккумуляторы с соответствующими характеристиками от надежных брендов. Обычные подделки или несовместимые батареи более склонны к нарушениям герметичности и утечкам.
Изучите конкретный тип литий-ионной батареи, напряжение, форму разъема, емкость и размеры, необходимые для устройства. Точное соответствие характеристикам сменной батареи позволяет избежать проблем. Избегайте безымянных аккумуляторов с расплывчатыми или преувеличенными характеристиками.
Придерживайтесь основных производителей потребительских аккумуляторов, которые предоставляют подробные технические характеристики и данные о производительности своих аккумуляторов. Известные производители, такие как Голо-батарея имеют строгий контроль качества и испытания на безопасность, которые минимизируют риски утечек. Аккумуляторы разработаны специально для крупных производителей устройств, не склонных к ответственности.
Хотя обычные литиевые батареи обычно дешевле, они могут сократить расходы на изоляцию, газоотводы, целостность корпуса или другие факторы безопасности. Специальные батарейки eBay утверждают “высокая емкость” наиболее подозрительны. Жертвование безопасностью ради незначительного увеличения мощности быстро приводит к неприятным последствиям в случае утечки. Инвестируйте в качественные аккумуляторы, обеспечивающие безопасность и долговечность.
Часто задаваемые вопросы об утечках литиевых батарей
Каковы риски, если моя литиевая батарея начнет протекать?
Утечки литиевых батарей создают риск раздражения кожи, глаз и дыхательных путей из-за электролитной жидкости и паров. Также следует учитывать опасность коррозионного повреждения компонентов устройства и поверхностей, подвергающихся воздействию вытекающих жидкостей.
Как определить признаки утечки в литий-ионном аккумуляторе?
Видимые пятна, корки, едкие запахи, деформация/вздутие аккумулятора или наличие жидкости внутри батарейного отсека устройства являются явными признаками утечки литий-ионного аккумулятора.
Опасна ли жидкость из протекшего аккумулятора?
Да, электролит внутри литиевых батарей вызывает коррозию и при контакте может вызвать раздражение глаз, кожи и слизистых оболочек. При обращении следует использовать соответствующее защитное оборудование.
Какой уровень токсичности имеют пары потекшей литиевой батареи?
Пары от вытекшего электролита литиевой батареи считаются умеренно токсичными и при высоких концентрациях могут вызвать раздражение дыхательных путей, поэтому проветривайте помещения, чтобы избежать значительного воздействия.
Являются ли вообще опасными испарения, выделяющиеся при утечке литий-ионных батарей?
Пары от протекших литий-ионных батарей могут вызывать раздражение при вдыхании, поэтому рекомендуется вентиляция. Однако серьезная токсичность маловероятна при случайном воздействии в условиях нормальной вентиляции.
Заключение
Хотя утечки литиевых батарей не являются таким уж частым явлением, подготовка со знанием дела помогает снять стресс от любых потенциальных инцидентов.
Поняв причины утечек и научившись правильному обращению, хранению и проверке, вы сможете с самого начала избежать многих проблем.
Если утечка все же произошла, ее можно устранить, соблюдая меры предосторожности и меры по очистке. А раннее выявление любых предупреждающих знаков позволяет заранее заменить неисправные батареи до серьезных сбоев.
