I. Принцип роботи та загальні несправності літієвих батарей
(A) Принцип роботи
Робочий процес літієвих акумуляторів заснований на русі іонів літію між позитивними та негативними електродами. Під час зарядки іони літію відбиваються від позитивного електрода, проходять через електроліт і інтеркалюються в негативний електрод. Під час розряду іони літію відбиваються від негативного електрода і повертаються до позитивного електрода. У цьому циклі електрони надходять від негативного електрода до позитивного електрода через зовнішній ланцюг, генеруючи електричний струм для живлення пристрою. Характеристики позитивних та негативних електродних матеріалів та провідність електроліту спільно визначають ключові показники продуктивності літієвих акумуляторів, таких як щільність енергії, швидкість заряду та цикл. Наприклад, звичайні матеріали з оксидами оксиду кобальту оксиду літію мають високу щільність енергії, але відносно погана стабільність циклу, тоді як літієві фосфатні позитивні матеріали електродів широко розпізнаються за їх відмінною безпекою та тривалим терміном експлуатації.
(B) Поширені типи несправностей
З'явлення потужностей:Це одна з найпоширеніших несправностей літієвих батарей. Зі збільшенням часу використання акумулятора кількість електроенергії, яку вона може зберігати, поступово зменшується, що призводить до значного скорочення часопису акумулятора пристрою. Основні причини вицвітання ємності включають структурні зміни в позитивних та негативних електродних матеріалах, розкладання електролітів та бічних реакцій всередині акумулятора. Наприклад, використання літієвих акумуляторів у високотемпературних середовищах прискорює розкладання електроліту та посилює ємність.
Підвищена внутрішня стійкість:Збільшення внутрішнього опору акумулятора призводить до отримання більшої кількості тепла, коли струм проходить, не лише зниження ефективності заряду батареї, але й потенційно призводить до перегріву та небезпек безпеки. Фактори, що сприяють підвищенню внутрішньої стійкості, включають старіння матеріалу електродів та поганий контакт між електродом та електролітом.
Набряк акумулятора:Набряк акумулятора зазвичай викликається підвищеним внутрішнім тиском, що може бути пов'язано з сильними побічними реакціями всередині акумулятора, які генерують велику кількість газу, або зовнішні сили, такі як стиснення, перезарядка або перенапруження акумулятора. Після того, як відбудеться набряк акумулятора, його потрібно негайно зупинити від використання, оскільки він становить серйозну загрозу безпеці акумулятора.
Відкритий ланцюг або коротке замикання:Відкритий ланцюг може бути спричинений розпусними підключеннями електродів, переломами матеріалу електрода тощо, що призводить до неможливості акумулятора нормально розрядитися. Коротке замикання ще небезпечніше і може бути пов’язане з пошкодженням сепаратора всередині акумулятора, що спричиняє прямий контакт між позитивними та негативними електродами, миттєво генеруючи великий струм, і спрацьовує перегрів або навіть вогонь та вибух.
Ii. Доцільність та міркування щодо ремонту літієвих акумуляторів
(A) Методи ремонту
Заміна клітини:Коли деякі клітини в літієвій акумуляторній батареї виявляють сильну ємність або пошкодження, акумулятор може бути відремонтований шляхом заміни пошкоджених клітин. Наприклад, у деяких літієвих акумуляторних батареях, якщо виявлено, що окремі клітини мають аномальні показники, професійний персонал з технічного обслуговування використовуватиме спеціалізоване обладнання для відокремлення пошкоджених комірок від акумулятора, замінить їх новими комірками тієї ж моделі, а потім повторно відповідають та налагоджують акумулятор.
Збалансована зарядка:Для акумуляторних батарей з непослідовними напругами серед комірок збалансована зарядка є ефективним методом ремонту. Завдяки виділеному збалансованому зарядному пристрої надається додаткова зарядка клітинам з нижчими напругами, щоб збалансувати напруги всіх комірок акумуляторної батареї, тим самим покращуючи загальну продуктивність усієї акумулятора.
Ремонт сульфації:У деяких батареях літію свинцю-кислоти трапляється сульфація, що призводить до зниження продуктивності акумулятора. Для літієвих акумуляторів, які працюють за аналогічним принципом, для усунення сульфатів на акумуляторних табличках може бути використане специфічне обладнання для ремонту та відновлення деяких продуктивності акумулятора за допомогою технології імпульсного струму.
(B) Витрати на ремонт
Матеріальні витрати:Матеріальні витрати на ремонт літієвих акумуляторів в основному залежать від замінених компонентів. Наприклад, при заміні клітин ціна клітин змінюється залежно від бренду, моделі та ємності. Як правило, високоякісні клітини порівняно дорожчі. Крім того, деякі матеріали для з'єднання, ізоляційні матеріали тощо можуть також потребувати, і хоча ці матеріальні витрати відносно невеликі, вони все ще збільшують загальні витрати на ремонт.
Витрати на оплату праці:Ремонт літієвих акумуляторів вимагає професійних техніків та обладнання, а витрати на оплату праці становлять значну частку плати за ремонт. Персонал професійного обслуговування повинен володіти знаннями електронних схем, технології акумулятора та відповідного досвіду ремонту. Вони вкладають велику кількість часу та зусиль у виявлення несправностей акумулятора, проведення операцій з ремонту та налагодження після ремонту. Стандарти плати за працю також змінюються в різних регіонах та установах технічного обслуговування.
(C) Технічні труднощі та ризики безпеки
Технічні труднощі:Ремонт літієвих акумуляторів має високі технічні вимоги. Персонал з технічного обслуговування повинен точно визначити причину несправностей акумулятора, що вимагає багатий досвід та професійне обладнання для виявлення. Наприклад, нелегко визначити, чи є здатність до з’янення акумулятора пов’язано зі старінням клітин, підвищеною внутрішньою стійкістю чи іншими причинами. Під час виконання таких операцій, як заміна клітин, також необхідно суворо дотримуватися робочих процедур, щоб забезпечити якість зварювання, надійність з'єднання та на загальну продуктивність акумулятора не впливає.
Ризики безпеки:Літієві батареї зберігають велику кількість енергії, і якщо вони працюють неналежним чином під час процесу ремонту, безпека нерозумно відбудеться. Наприклад, якщо під час розбирання батареї відбудеться позитивний та негативний електрод, воно може миттєво генерувати високі температури, викликаючи вогонь або навіть вибух. Крім того, електроліт в акумуляторі є корозійним і може завдати шкоди, якщо він контактує зі шкірою або очима. Тому персонал з технічного обслуговування повинен носити професійне захисне обладнання та виконувати операції з ремонту в середовищах із заходами захисту від безпеки.
Iii. Плюси та мінуси безпосередньо заміни нових літієвих батарей
(A) Переваги
Гарантія ефективності:Нові літієві батареї мають кращі показники з точки зору потужності, ефективності заряду та терміну експлуатації. Наприклад, в електромобілях, після заміни новими літієвими акумуляторами, діапазон водіння автомобіля може бути значно збільшений, а час зарядки також може бути скорочений, надаючи користувачам кращий досвід використання.
Безпека та надійність:Нові батареї не мають небезпеки для безпеки, накопичених від довгострокового використання, таких як набряк акумулятора або короткі схеми. Під час використання користувачам не потрібно турбуватися про аварії безпеки, спричинені несправностями акумулятора, і можуть більш впевнено використовувати пристрій.
Зручність і економія часу:Безпосередньо заміна нового акумулятора усуває необхідність витрачати час та зусилля на пошуки установ технічного обслуговування, оцінки витрат на ремонт та турботи про результати ремонту. Користувачам потрібно лише придбати новий акумулятор та встановити його, щоб швидко відновити звичайне використання пристрою, заощаджуючи велику кількість часу та зусиль.
(B) Недоліки
Висока вартість:Купівля нових літієвих акумуляторів зазвичай вимагає високих витрат. Особливо для літієвих акумуляторів у висококласних електронних пристроях або електромобілях, ціна часто досить дорога. Наприклад, вартість заміни літієвого акумулятора для звичайного електромобіля може бути такою, як десятки тисяч юань, що є значними витратами для багатьох користувачів.
Ресурсні відходи:Часта заміна літієвих акумуляторів призводить до ресурсних відходів. Виробництво літієвих акумуляторів споживає велику кількість рідкісних металів та енергії, таких як літій та кобальт. Якщо старі батареї не будуть належним чином перероблені та використані, вони не тільки забруднюють навколишнє середовище, але й витрачатимуть дорогоцінні ресурси.
Проблеми сумісності пристрою:При заміні нового акумулятора можуть виникнути проблеми сумісності з пристроєм. Різні бренди та моделі акумуляторів можуть відрізнятися за розміром, інтерфейсом, напругою тощо. Якщо вибирається новий акумулятор, який не сумісний з пристроєм, він може не мати можливості правильно функціонувати або навіть пошкодити пристрій.
Iv. Як прийняти відповідне рішення
(A) Значення пристрою та термін служби
Пристрої високої цінності та короткого обслуговування:Якщо пристрій має високе значення, наприклад, ноутбуки високого класу або електромобілі, і він використовується протягом короткого періоду, ремонт акумулятора може бути більш підходящим вибором, коли виникає несправність. Це пояснюється тим, що інші компоненти пристрою все ще мають хорошу продуктивність, і, ремонтуючи акумулятор, звичайне використання пристрою можна відновити, продовжуючи загальний термін служби пристрою та заощаджуючи витрати порівняно з безпосередньо заміною нового пристрою або акумулятора.
Пристрої низької вартості або тривалого обслуговування:Для деяких електронних пристроїв низької вартості, таких як звичайні смартфони та планшети, або пристрої, які використовуються тривалий час і мають загальну деградацію продуктивності, навіть якщо новий акумулятор буде замінений, досвід використання пристрою може суттєво покращитися. У цьому випадку безпосередньо замінити новий пристрій може бути більш економічним.
(B) тяжкість несправностей акумулятора
Незначні помилки:Якщо акумулятор має лише незначні ємність, що вицвітає або напруги, можуть бути зроблені спроби ремонту. Завдяки збалансованій зарядці, простому технічному обслуговуванню та іншими методами, можливо, можна відновити частину продуктивності акумулятора та продовжувати відповідати щоденним потребам використання.
Суворі несправності:Коли акумулятор має серйозні несправності, такі як набряки, короткі схеми або відкриті схеми, складність та вартість ремонту зазвичай високі, а безпеку відремонтованого акумулятора важко гарантувати. У цьому випадку безпосередньо замінити новий акумулятор є більш безпечним та надійним вибором.
(C) Порівняння витрат на ремонт та нові ціни на акумулятор
Вирішуючи, чи потрібно ремонтувати чи замінити новий акумулятор, необхідно детальне порівняння витрат на ремонт та нові ціни акумуляторів. Якщо вартість ремонту близька або навіть перевищує ціну нового акумулятора, то заміна нового акумулятора, очевидно, є більш економічною. Однак, порівнюючи, такі фактори, як відновлення продуктивності відремонтованої батареї після ремонту та якість та післяпродажна служба нової акумулятора, повинні бути всебічно розглянуті. Наприклад, хоча деякі установи з технічного обслуговування пропонують відносно недорогі послуги з ремонту, продуктивність відремонтованої батареї може не бути ефективно гарантованою, і це може знову вийти з ладу після періоду використання, що фактично збільшить загальну вартість.
