Viktiga takeaways:
- Överladdning, fysisk skada, tillverkningsfel och extrema temperaturer är primära orsaker till litiumbatteriläckor.
- Korrekt förvaring, användning av rätt laddare, regelbundna inspektioner och noggrann hantering kan förhindra läckor.
- Omedelbar inneslutning, säker kassering och sanering är avgörande om en läcka uppstår.
Litiumbatterier kan läcka vätskor om deras interna komponenter bli skadad. Men moderna litiumbatterier har fler skyddsåtgärder och det är mycket osannolikt att de läcker under normal användning. Med korrekt hantering är litiumbatteriläckor ganska sällsynta.
Vad får litiumbatterier att läcka?
Överladdning
En av de vanligaste orsakerna till att litiumbatterier läcker är överladdning. När ett litiumjonbatteri laddas förbi sin maximala spänningskapacitet börjar elektrolytvätskan inuti att brytas ner och sönderdelas. Denna elektrolytnedbrytningsreaktion producerar gasformiga biprodukter som bygger upp tryck i det förseglade batterihöljet.
När det interna trycket ökar kan tätningarna och säkerhetsmekanismerna som är utformade för att innehålla elektrolyten börja gå sönder. Med tillräckligt tryckuppbyggnad kan elektrolytvätskan i princip pressas ut genom någon svag punkt eller mikrospricka i batterihöljet.
Överladdning genererar också överskottsvärme, vilket påskyndar nedbrytningen av elektrolyten till gasformiga föreningar. Så höga spänningar i kombination med värme multiplicerar snabbt de inre trycken.
Att använda fel laddare eller att lämna ett litiumbatteri inkopplat och ladda kontinuerligt långt över 100 % är vanliga orsaker till överladdning. Smarta laddare kommer att sluta använda ström när batteriet är fulladdat, men dumma laddare fortsätter att strömma in elektroner. Detta elektroninflöde utan någon plats för dem att ta vägen är det som leder till elektrolytnedbrytning och eventuellt läckage.
Litiumbatteripaket med smarta batterihanteringssystem kan övervaka Spänning i enskilda celler och förhindrar överladdning. Detta gör en hel pack-läcka mycket mindre sannolik än ett överladdat enstaka löst batteri. Ändå är det viktigt att använda välrenommerade märkesbatterier och rätt laddare för dem för att undvika att överskrida deras maxspänningströskel.
Fysisk skada
Alla typer av fysisk skada på det yttre höljet på ett litiumbatteri kan resultera i läckor. Att tappa, krossa, punktera eller på annat sätt missbruka ett batteri leder ofta till inre skador som gör att elektrolytvätska läcker ut.
Litiumbatterier har intern separation mellan de positiva och negativa elektroderna. Dessa separatorer blockerar elektroderna från att få kontakt och kortsluta batteriet. Däremot kan överdrivna fysiska stötar bryta dessa separatorer och låta katod- och anodfolierna beröras.
När elektroderna kommer i direkt kontakt med varandra skapar det intensiv värme vid kontaktpunkten. Denna värme kan initiera termisk flykt och påskynda exoterma kemiska reaktioner som producerar gaser. Batteriet ballonger snabbt upp från gastrycket. Samtidigt skapar den lokala smältningen av elektroder öppningar för de trycksatta gaserna att strömma ut tillsammans med elektrolytvätska.
Även om batteriet inte är hårt krossat kan små punkteringar av höljet från vassa föremål ge elektrolyten en direkt flyktväg. När höljet har äventyrats av stötar, vibrationer, svullnad eller punkteringar, har elektrolyten en väg att gradvis sippra ut över tiden.
Litiumbatterier måste hanteras med försiktighet för att förhindra fall, kollisioner eller piercingar. Medan höljet är styvt kan det inte motstå överdriven direkt kraft. Förebyggande åtgärder är avgörande, eftersom fysiska batteriskador nästan alltid leder till läckage.
Tillverkningsfel
Även om det är sällsynt, kan ofullständig tillverkning resultera i mikroskopiska brister i batterihöljet eller interna separatorer som orsakar läckor med tiden. Batterikomponenterna går igenom rigorös kvalitetskontroll, men en liten andel av defekta enheter kommer oundvikligen att ta sig igenom.
Små läckor i ett litiumbatteris hölje är svåra att upptäcka men kan tillåta elektrolytvätska att långsamt sippra ut under användning. Dessa nålhål kan bildas från oprecist sammanfogade höljesskikt eller föroreningar som bäddas in i höljet under tillverkningen. På samma sätt kan ofullständiga tätningar runt terminaler, mikrosprickor från stress och ofullständiga isoleringslager uppstå.
Föroreningar som introducerades under tillverkningsprocessen kan också orsaka defekter mellan elektroderna. Strax mikroskopiska metallpartiklar är mest problematiska, potentiellt sticka hål i interna separatorer. Dendriter eller “morrhår av metall” kan gradvis växa under användningscykler och penetrera separationsbarriären.
Medan exotiska fel, vissa föroreningar eller kemiska reaktioner med elektroder kan producera en frätande biprodukt. Detta kan långsamt tära på höljet eller separatormaterialet, vilket vidgar bristerna tills elektrolyten läcker igenom.
Rigorösa kvalitetskontrollprocesser syftar till att minimera tillverkningsfel genom visuella och funktionella tester. Men sällsynta brister kommer att glida igenom och orsaka läckor eller tidiga fel bara veckor eller månader in i ett batteris livslängd. Ansedda tillverkare backas upp av garantier är det bästa alternativet för att minimera risker.
Extrema temperaturer
Att utsätta litiumbatterier för mycket höga eller mycket låga temperaturer kan öka risken för läckage. Elektrolytvätskan inuti batteriet är utformad för att fungera vid normala omgivningstemperaturer. Att överskrida runt 140°F eller gå under 35°F trycker elektrolytlösningen utanför dess stabila driftsområde.
Vid mycket låga temperaturer kan elektrolytlösningen frysa och expandera och bygga upp tryck inuti höljet. Detta kan göra att tätningar och säkerhetsmekanismer går sönder. Även om de är sällsynta upplever vissa elektrolytblandningar som fryser till en fast fasförändring volymexpansion, vilket också belastar batteriväggarna.
Höga temperaturer är ännu mer problematiska. När batterierna når över 140°F börjar elektrolyten termiskt sönderdelas till gasformiga föreningar. Detta accelererar exponentiellt när temperaturen fortsätter att stiga. De expanderande heta gaserna bygger snabbt tryck tills höljet spricker.
Billiga litiumbatterier av låg kvalitet är mest benägna att läcka och till och med fatta eld när de utsätts för extrema temperaturer i ett varmt eller kallt fordon. Men även kvalitetsbatterier utgör en viss risk om frysning eller överhettning kvarstår.
Litiumbatterier som lämnas i bilar under sommarens värmeböljor eller vinterns djupfrysning löper störst risk för temperaturrelaterade fel. Att förvara batterier mellan 40°F och 80°F minimerar risken för temperaturinducerade läckor.
Hur man avgör om ditt litiumbatteri läcker
Synligt läckage eller deformation
Den mest uppenbara indikatorn på att ett litiumbatteri läcker är synliga fläckar, samlad vätska eller kristalliserade avlagringar runt batteriet eller enhetens batterifack. Detta åtföljs ofta av en stickande, vinaktig lukt från elektrolytlösningen som läcker ut. Varje väta, klibbighet eller vit kristallin ansamling runt ett litiumbatteri tyder nästan säkert på att det har spridit en stor läcka.
På samma sätt, om ett litiumbatteri är märkbart ballongformigt, svullet eller förvrängt i form, betyder det att gastryck har byggts upp internt och äventyrat höljet. Deformationen orsakas av expanderande gas från elektrolytnedbrytning som spränger inre separatorer. När formen på batterihöljet ändras, följer vanligtvis större hål som tillåter synligt vätskeläckage kort därefter.
Vakuumdetektionstester
Enheter som kallas läckagedetektorer kan identifiera mycket långsamma batteriläckor innan någon synlig elektrolyt har läckt ut. Dessa enheter använder vakuumtryck och en gassensor för att upptäcka oändliga mängder elektrolytånga som släpps ut genom mikroskopiska höljesbrott.
Det misstänkta batteriet placeras i en förseglad testkammare som sedan evakueras på luft, vilket skapar ett vakuum. Med det kontrollerade vakuumet på plats kommer eventuella gaser som läcker från även ett litet hål i batteriet att sugas ut ur genombrottet. Läckagedetektorns gassensor kan upptäcka små spår av dessa förångade elektrolytföreningar.
Ett korrekt fungerande batteri avger inga gaser när det utsätts för ett vakuumtest. Men brister som mikroskopiska nålhål, spruckna tätningar eller små luckor i kallsvetsade höljesfogar gör att inneslutna gaser kan dras ut ur batteriet. Läckagedetektorn larmar när dess sensor fångar upp något över förväntade baslinjeluftbeståndsdelar.
Vakuumläckagedetektering gör det därför möjligt att identifiera batterier med tätningsfel i ett tidigt skede innan tillräckligt med elektrolyt har läckt ut för att vara synlig. De kan proaktivt bytas ut innan större läckage och skador på enheten uppstår. Emellertid kräver vakuumtestning specialiserad utrustning som inte är lätt tillgänglig för konsumenterna.
Läckage Ämnesdetektion
Specialiserade vätskereagenser och testremsor har utvecklats för att upptäcka litiumbatteritätningsfel innan läckor blir synliga. Dessa läckagedetektionsvätskor innehåller föreningar som reagerar med litiumbatterielektrolyt. När vätskan kommer i kontakt med små mängder elektrolytånga eller fukt ändrar den färg.
För att använda läckagedetekteringsvätska, tas ett batteri bort från en enhet och vätskan appliceras runt sömlinjerna och polanslutningarna med en svabb. Om vätskan ändrar färg indikerar det att elektrolytföreningar flyr genom mikroskopiska höljesbrott.
Testremsorna fungerar på liknande sätt men är mättade med den elektrolytreaktiva föreningen snarare än i flytande form. Remsorna torkas helt enkelt mot batterisömmarna och polerna, och varje färgförändring tyder på läckage.
Detta gör det möjligt att bekräfta tätningsfel även när mängden som läcker är otillräcklig för att se. Det tillhandahåller en metod för att identifiera felaktiga batterier före synliga läckagestadier. Läckagedetektionsvätskor och remsor är emellertid inte allmänt tillgängliga för genomsnittskonsumenter. De kräver distribution genom specialbatteri- eller elektronikleverantörer.
Även om de inte är lika känsliga som vakuummetoder, ger extern substansdetektion ett tillgängligt sätt att kontrollera batterier för tidiga fel innan större läckage inträffar och leder till skador på enheten. Detta möjliggör proaktivt utbyte av felaktiga enheter.
Vad du ska göra om ditt litiumbatteri läcker
Omedelbar första hjälpen
Om du upptäcker ett litiumbatteri som är synligt läcker, vidta försiktighetsåtgärder för att undvika direktkontakt med elektrolyten och innehålla eventuella utspillda vätskor. Elektrolytlösningen kan vara frätande och irriterande för ögon och hud, så använd handskar och ögonskydd när du hanterar ett läckande batteri.
Använd absorberande och isolerande material som sand, vermikulit eller kattsand för att suga upp eventuell ansamlad eller flytande elektrolyt. Pappershanddukar eller trasor kan också användas för att absorbera läckor, men se till att kassera dem omgående. Undvik att använda tyg eller porösa material som håller elektrolyten mot ytor.
Förvara det läckande batteriet i en stadig förseglad påse eller plastbehållare för att förhindra att ytterligare spill eller ångor kommer ut. En läckagesäker förvaringspåse avsedd för spill är idealisk. Flytta det inneslutna batteriet utomhus om möjligt, eftersom ventilering av området hjälper till att skingra irriterande ångor.
Att tillkalla en saneringspersonal för farligt material rekommenderas för storskaliga läckor där betydande elektrolyt har läckt ut. De har lämpliga neutraliseringsmedel och anläggningar för bortskaffande för att åtgärda kraftig förorening. Men för mindre läckor kan du vidta enkla åtgärder för att minimera riskerna innan de kasseras på rätt sätt.
Långsiktig rengöring och försiktighetsåtgärder
När ett läckande batteri är säkert inneslutet, rengör noggrant alla ytor som kommit i kontakt med läckt elektrolyt. Litiumbatterielektrolyt kan lämna kvar frätande rester när de flyktiga elementen avdunstar.
Neutraliserande kemikalier avsedda för spill av litiumbatterier bör användas för att torka av påverkade ytor enligt produktanvisningarna. Hushållsvinäger kan också hjälpa till att neutralisera alkaliska elektrolytavlagringar. Vinäger bör dock inte komma i direkt kontakt med litiummaterial eftersom det kan utlösa brandfarlig gasproduktion.
För enheter som telefoner eller bärbara datorer, ta isär höljet och rengör försiktigt alla inre komponenter som den läckande vätskan kan ha nått. Batterier bör ge elektrisk isolering, men om läckan var extrem rekommenderas användning av isopropylalkohol och en antistatisk borste för att rengöra elektroniska kort. Låt ytorna torka helt innan du sätter ihop enheter efter en läcka.
Framöver, inspektera elektroniken för tecken på skador som kan ha uppstått från läckan. Alla felaktiga komponenter som påverkas av elektrolytexponering kommer sannolikt att behöva bytas ut. Var också uppmärksam på kvardröjande lukter, ljud av nytt läckage eller onormalt enhetsbeteende som kan indikera olösta batteriläckageskador. En kontaminerad enhet kan behöva professionell service eller byte om problemen kvarstår.
När ska batteriet bytas
Alla litiumjonbatterier som uppvisar synligt läckage, svullnad, deformation eller skada måste bytas ut omedelbart. Batterier med elektrolyt som aktivt strömmar ut måste omedelbart avlägsnas från enheterna och kasseras på rätt sätt. Dessa synliga varningsskyltar betyder att batteriet har äventyrats och sannolikt långvariga interna kortslutningar eller komponentfel.
Likaså måste litiumbatterier som misslyckas med vakuum- eller ämnesläckagetester bytas ut. Även små läckor som upptäcks genom dessa metoder kan signalera brister som sannolikt kommer att förvärras till större läckage med mer användning. Tidiga fel på grund av tillverkningsfel kräver också batteribyte.
För flercellsbatterier kan hela paketet behöva bytas ut om någon enskild cell läcker. Den utspillda elektrolyten kan potentiellt migrera mellan celler i ett batterihus och orsaka oupptäckta korrosionsskador. Läckor äventyrar även de fysisk-elektriska anslutningarna mellan celler i en förpackning. Genom att byta ut hela paketet undviks framtida problem.
Även om inte alla batterier når slutet av sin livslängd på grund av läckor, bör alla batterier som uppvisar läckage, deformering, konstiga lukter eller onormala prestanda omedelbart tas ur drift. Ta inte risker om oroliga batterier leder till farliga fel.
Förhindrar läckor av litiumbatterier
Korrekta förvaringsförhållanden
Att förvara litiumjonbatterier på rätt sätt är nyckeln till att förhindra läckor eller skador som kan leda till tätningsfel. Idealiska förvaringsförhållanden håller batterier mellan 40-80°F och undvik extrema temperaturer eller stora fluktuationer.
Batterier bör förvaras på en torr plats med minimal luftfuktighet. Fukt kan tränga in i höljet under långa lagringsperioder och orsaka inre korrosion. Direkt solljus eller värmekällor bör också undvikas för att förhindra överhettning av batterier utanför deras säkra användningsområde.
För långtidslagring av batterier som överstiger en månad hjälper isolerade behållare eller temperaturreglerande lådor att bibehålla det idealiska fönstret på 40-80°F. Silikagel-torkmedelspaket kan också läggas till förvaringsbehållare för att kontrollera luftfuktigheten.
Batterier laddas ur något med tiden under förvaring. Att förvara dem vid cirka 40 % laddningstillstånd är optimalt för att förhindra skador från full urladdning eller överbelastning vid 100 % laddning. Kyltemperaturer under 40°F rekommenderas inte för litiumjonbatterier under lång tid.
Att hålla batterier i passivt temperaturkontrollerade miljöer och undvika fukt, extrem kyla eller intensiv värme minimerar risken för tätningsfel och läckage över tiden. Korrekt förvaring är den första försvarslinjen mot läckor.
Undvik överladdning
En av de mest förebyggbara orsakerna till litiumbatteriläckage är överladdning. Att ladda batterier över deras maximala spänning bygger upp internt tryck som kan spränga tätningar.
Det är viktigt att använda rätt laddare för den specifika typen av litiumbatteri och följa laddningsriktlinjerna. Laddare för Li-ion-batterier har kretsar för att sluta ladda när de är fulla. Generiska eller felaktiga laddare kan överladda. Lämna aldrig batterier som laddas utan uppsikt under längre perioder.
Fulladdade batterier bör omedelbart avlägsnas från laddarna. För enheter som bärbara datorer, undvik att ständigt använda dem medan de är anslutna till laddare när de är fulladdade. Underhållsladdningen kan fortfarande gradvis överladda batteriet med tiden.
Batteriskyddskretsar och “smart” laddningstekniken har förbättrats avsevärt för att förhindra överladdning när den används på rätt sätt. Men att köpa kvalitet, märkesbatterier och certifierade laddare är fortfarande viktigt. Ansedda märken är mindre benägna att ha defekter som leder till överladdningsläckagefel.
Regelbundna inspektioner
Regelbunden inspektion av litiumbatterier kan hjälpa till att upptäcka tidiga tecken på skador eller brister som kan leda till läckor längs linjen. Att ge batterier en snabb visuell och taktil inspektion varje månad är en god vana.
Leta efter märkbar svullnad eller deformation i höljet, eftersom detta indikerar farlig gasuppbyggnad och överhängande fel. Kontrollera också för missfärgning, bucklor, sprickor eller punkteringar som kan äventyra tätningar. Torka av batteriet och leta efter tecken på kristallina elektrolytavlagringar.
Använd din näsa också. Ge batterierna ett snustest då och då och var uppmärksam på alla fräna eller viniga lukter som kan tyda på ett brott och läckage. Alla upptäckta avgasningar eller udda lukter motiverar att ett misstänkt batteri byts ut.
Även om det inte är idiotsäkert, tillåter regelbundna inspektioner dig att fånga problem i tidiga skeden innan katastrofala misslyckanden. Övervakning av batteriets tillstånd ger dig chansen att byta ut enheter som uppvisar brister i god tid innan större läckor uppstår. Bara några minuter per månad kan förhindra större problem.
Försiktighetsåtgärder för hantering
Litiumbatterier bör hanteras med försiktighet för att undvika fysisk skada som kan orsaka läckage. Att tappa, krossa, punktera eller sticka hål på batterier kan bryta tätningar och skyddshöljen.
Undvik att förvara lösa litiumbatterier där metallföremål kan komma i kontakt med eller trycka in i höljet. Nycklar, mynt, verktyg och andra metallföremål som kortsluter terminalerna kan orsaka farliga fel. Transportera aldrig lösa batterier i fickor som innehåller metall.
När du installerar batterier, se till att polariteten är korrekt. Försök att tvinga in ett bakåtriktat batteri i en enhet kan skada poler eller skyddskretsar. Om du sätter i batterierna i fel riktning kan det orsaka omedelbara kortslutningar.
Försök inte att bända ut svullna batterier från enheter eller använda verktyg för att skrapa bort läckande avlagringar med kraft. Detta kan ytterligare skada batteriet och frigöra mer elektrolyt. Svullnad bör leda till att enheten omedelbart tas isär för att försiktigt komma åt och ta bort batterierna.
Även om de är konstruerade för att vara robusta, kräver litiumjonbatterier fortfarande försiktig hantering för att inte kompromissa med deras hållbara hölje. Varsam hantering minimerar risken för fysiska defekter som leder till farliga läckor.
Använder rätt batterityp
Att endast använda korrekt specificerade litiumjonbatterier från välrenommerade märken för en given enhet är viktigt för att undvika läckor. Generiska knock-off eller inkompatibla batterier är mer benägna att misslyckas med tätningar och läckage.
Undersök vilken typ av litiumjonbatteri, spänning, kontaktform, kapacitet och dimensioner som behövs för en enhet. Att matcha specifikationerna för ersättningsbatteriet exakt undviker problem. Undvik generiska batterier utan namn med vaga eller överdrivna betyg.
Håll dig till stora konsumentbatterimärken som tillhandahåller detaljerade tekniska specifikationer och prestandadata för sina batterier. Ansedda tillverkare gillar Holo batteri har strikt kvalitetskontroll och säkerhetstester som minimerar riskerna för läckage. Batterierna är speciellt framtagna för ansvarsvilliga stora enhetstillverkare.
Även om de vanligtvis är billigare, kan generiska litiumbatterier skära hörn på isolering, gasventiler, höljets integritet eller andra säkerhetsfaktorer. eBay specialbatterier hävdar “hög kapacitet” är mest misstänkta. Att offra säkerhet för marginella vinster i kapacitet slår snabbt tillbaka när de läcker. Investera i kvalitetsbatterier konstruerade för säkerhet och lång livslängd.
Vanliga frågor om litiumbatteriläckor
Vilka är riskerna om mitt litiumbatteri börjar läcka?
Litiumbatteriläckor utgör risker för hud-, ögon- och luftvägsirritation från elektrolytvätskan och ångorna. Korrosiva skador på enhetens komponenter och ytor som utsätts för läckande vätskor är också en fara att överväga.
Hur kan jag identifiera tecken på läckage i mitt litiumjonbatteri?
Synliga fläckar, skorpiga avlagringar, skarpa lukter, deformation/svällning av batteriet eller vätska inuti enhetens batterifack är tydliga tecken på litiumjonbatteriläckage.
Är vätskan från ett läckande batteri farlig?
Ja, elektrolytvätskan inuti litiumbatterier är frätande och kan irritera ögon, hud och slemhinnor vid kontakt. Rätt skyddsutrustning bör användas vid hantering.
Vilken grad av toxicitet har ångorna från ett läckande litiumbatteri?
Ångorna från läckande litiumbatterielektrolyt anses vara måttligt giftiga och kan orsaka luftvägsirritation vid höga koncentrationer, men ventilera områden för att undvika betydande exponering.
Avges ångor när litiumjonbatterier läcker överhuvudtaget farligt?
Ångorna från läckande litiumjonbatterier kan vara irriterande vid inandning, så ventilation rekommenderas. Allvarlig toxicitet är dock osannolik vid tillfällig exponering under normala ventilerade förhållanden.
Slutsats
Även om litiumbatteriläckor inte är särskilt vanliga, hjälper det att vara förberedd med kunskap att ta bort stressen från eventuella incidenter.
Genom att förstå vad som orsakar läckor och lära dig korrekt hantering, förvaring och inspektion kan du undvika många problem till att börja med.
Om en läcka inträffar kan det lösas genom att följa säkerhetsåtgärder och saneringssteg. Och att identifiera eventuella varningsskyltar tidigt möjliggör proaktivt utbyte av defekta batterier innan större fel.
