I. اصل کار و گسل های مشترک باتری های لیتیوم
(الف) اصل کار
فرآیند کار باتری های لیتیوم مبتنی بر حرکت یونهای لیتیوم بین الکترودهای مثبت و منفی است. در حین شارژ ، یونهای لیتیوم از الکترود مثبت جدا می شوند ، از طریق الکترولیت عبور می کنند و در الکترود منفی قرار می گیرند. در حین تخلیه ، یون های لیتیوم از الکترود منفی جدا شده و به الکترود مثبت باز می گردند. در این چرخه ، الکترون ها از الکترود منفی به الکترود مثبت از طریق مدار خارجی جریان می یابند و جریان الکتریکی را برای تأمین دستگاه تولید می کنند. خصوصیات مواد الکترود مثبت و منفی و هدایت الکترولیت به طور مشترک شاخص های کلیدی عملکرد باتری های لیتیوم مانند چگالی انرژی ، میزان تخلیه بار و عمر چرخه را تعیین می کند. به عنوان مثال ، مواد الکترود مثبت لیتیوم کبالت دارای چگالی انرژی بالایی اما پایداری چرخه نسبتاً ضعیف هستند ، در حالی که مواد الکترود مثبت فسفات آهن لیتیوم به دلیل ایمنی عالی و عمر طولانی مدت آنها به طور گسترده ای شناخته می شوند.
(ب) انواع گسل مشترک
محو ظرفیت:این یکی از رایج ترین گسل های باتری های لیتیوم است. با افزایش زمان استفاده از باتری ، میزان برق آن می تواند به تدریج کاهش یابد و منجر به کاهش قابل توجهی در عمر باتری دستگاه شود. دلایل اصلی محو ظرفیت شامل تغییرات ساختاری در مواد الکترود مثبت و منفی ، تجزیه الکترولیت و واکنشهای جانبی در باتری است. به عنوان مثال ، استفاده از باتری های لیتیوم در محیط های درجه حرارت بالا ، تجزیه الکترولیت را تسریع می کند و ظرفیت را محو می کند.
افزایش مقاومت داخلی:افزایش مقاومت داخلی باتری باعث می شود که هنگام عبور جریان ، گرمای بیشتری ایجاد شود ، نه تنها باعث کاهش کارایی شارژ بار باتری می شود بلکه به طور بالقوه منجر به گرمای بیش از حد و ایمنی می شود. عوامل مؤثر در افزایش مقاومت داخلی شامل پیری مواد الکترود و تماس ضعیف بین الکترود و الکترولیت است.
تورم باتری:تورم باتری معمولاً در اثر افزایش فشار داخلی ایجاد می شود ، که ممکن است به دلیل واکنش شدید جانبی در باتری باشد که مقدار زیادی گاز را تولید می کند ، یا نیروهای خارجی مانند فشردن ، شارژ بیش از حد یا بیش از حد شارژ باتری. پس از وقوع تورم باتری ، باید بلافاصله از استفاده متوقف شود زیرا تهدیدی جدی برای ایمنی باتری ایجاد می کند.
مدار باز یا مدار کوتاه:یک مدار باز ممکن است در اثر اتصالات الکترود گشاد ، شکستگی مواد الکترود و غیره ایجاد شود و در نتیجه عدم توانایی باتری در تخلیه به طور عادی باشد. یک مدار کوتاه حتی خطرناک تر است و ممکن است به دلیل آسیب به جداکننده داخل باتری باشد و باعث ایجاد تماس مستقیم بین الکترودهای مثبت و منفی شود ، فوراً جریان بزرگی ایجاد کند و باعث گرم شدن بیش از حد یا حتی آتش و انفجار شود.
ii. امکان سنجی و ملاحظات برای تعمیر باتری های لیتیوم
(الف) روشهای تعمیر
جایگزینی سلول:هنگامی که برخی از سلول های یک باتری لیتیوم با ظرفیت شدید یا آسیب دیدگی از ظرفیت شدید برخوردار هستند ، می توان باتری را با تعویض سلولهای آسیب دیده ترمیم کرد. به عنوان مثال ، در برخی از بسته های باتری لیتیوم وسیله نقلیه الکتریکی ، اگر سلولهای انفرادی از عملکرد غیر طبیعی تشخیص داده شوند ، پرسنل تعمیر و نگهداری حرفه ای از تجهیزات تخصصی برای جدا کردن سلولهای آسیب دیده از باتری استفاده می کنند ، آنها را با سلول های جدید همان مدل جایگزین می کنند و سپس بسته باتری را دوباره بازی می کنند و اشکال می زنند.
شارژ متعادل:برای بسته های باتری با ولتاژهای متناقض در بین سلول ها ، شارژ متعادل یک روش ترمیم مؤثر است. از طریق یک شارژر متعادل اختصاصی ، شارژ اضافی به سلولهایی با ولتاژهای پایین تر برای تعادل ولتاژ تمام سلول های موجود در باتری ارائه می شود و از این طریق عملکرد کلی کل باتری را بهبود می بخشد.
ترمیم سولفات:در برخی از باتری های لیتیوم اسید سرب ، سولفاتیک رخ می دهد و منجر به کاهش عملکرد باتری می شود. برای باتری های لیتیوم که بر اساس یک اصل مشابه کار می کنند ، می توان از تجهیزات تعمیر خاص برای از بین بردن سولفات ها در صفحات باتری استفاده کرد و برخی از عملکرد باتری را از طریق فناوری فعلی پالس بازگرداند.
(ب) هزینه های تعمیر
هزینه های مواد:هزینه مواد برای تعمیر باتری های لیتیوم عمدتاً به اجزای جایگزین بستگی دارد. به عنوان مثال ، هنگام جایگزینی سلول ها ، قیمت سلول ها بسته به مارک ، مدل و ظرفیت متفاوت است. به طور کلی ، سلولهای با کیفیت بالا نسبتاً گران تر هستند. علاوه بر این ، برخی از مواد اتصال ، مواد عایق و غیره نیز ممکن است نیاز به خرید داشته باشند ، و اگرچه این هزینه های مواد نسبتاً اندک است ، اما هنوز هم هزینه های تعمیر کلی را افزایش می دهند.
هزینه های کار:تعمیر باتری لیتیوم به تکنسین ها و تجهیزات حرفه ای نیاز دارد و هزینه های نیروی کار بخش قابل توجهی از هزینه های تعمیر را تشکیل می دهد. پرسنل تعمیر و نگهداری حرفه ای باید دانش مربوط به مدارهای الکترونیکی ، فناوری باتری و تجربه تعمیر مربوطه را داشته باشند. آنها زمان و تلاش زیادی را برای تشخیص گسل های باتری ، انجام عملیات تعمیر و اشکال زدایی پس از تعمیرات سرمایه گذاری می کنند. استانداردهای هزینه کار نیز در مناطق مختلف و موسسات نگهداری متفاوت است.
ج) دشواری فنی و خطرات ایمنی
مشکل فنی:تعمیر باتری لیتیوم نیازهای فنی بالایی دارد. پرسنل تعمیر و نگهداری باید علت گسل های باتری را به طور دقیق تعیین کنند ، که به تجربه غنی و تجهیزات تشخیص حرفه ای نیاز دارد. به عنوان مثال ، تعیین اینکه آیا ظرفیت باتری به دلیل پیری سلول ، افزایش مقاومت داخلی یا دلایل دیگر است ، آسان نیست. هنگام انجام عملیاتی مانند جایگزینی سلول ، لازم است که به طور دقیق از روشهای عملیاتی پیروی کنید تا از کیفیت جوشکاری ، قابلیت اطمینان اتصال و عملکرد کلی بسته باتری تأثیر نگذارد.
خطرات ایمنی:باتری های لیتیوم مقدار زیادی انرژی را ذخیره می کنند و اگر در طی فرآیند تعمیر نادرست عمل کنند ، تصادفات ایمنی به احتمال زیاد رخ می دهد. به عنوان مثال ، اگر یک اتصال کوتاه الکترود مثبت و منفی به طور تصادفی در هنگام جداسازی باتری بسته شود ، ممکن است فوراً درجه حرارت بالایی ایجاد کند و باعث آتش سوزی یا حتی انفجار شود. علاوه بر این ، الکترولیت موجود در باتری خورنده است و در صورت تماس با پوست یا چشم می تواند باعث آسیب شود. بنابراین ، پرسنل تعمیر و نگهداری باید تجهیزات محافظ حرفه ای را بپوشند و عملیات تعمیر را در محیط هایی با اقدامات حفاظت از ایمنی انجام دهند.
iii جوانب مثبت و منفی جایگزین مستقیم باتری های لیتیوم جدید
(الف) مزایا
ضمانت عملکرد:باتری های لیتیوم جدید از نظر ظرفیت ، راندمان شارژ شارژ و عمر چرخه عملکرد بهتری دارند. به عنوان مثال ، در وسایل نقلیه برقی ، پس از تعویض باتری های لیتیوم جدید ، دامنه رانندگی وسیله نقلیه می تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد و ممکن است زمان شارژ نیز کوتاه شود و تجربه استفاده بهتری را در اختیار کاربران قرار می دهد.
ایمنی و قابلیت اطمینان:باتری های جدید خطرات ایمنی انباشته شده از استفاده طولانی مدت مانند تورم باتری یا مدارهای کوتاه را ندارند. در حین استفاده ، کاربران نیازی به نگرانی در مورد تصادفات ایمنی ناشی از گسل باتری ندارند و می توانند با اطمینان بیشتری از دستگاه استفاده کنند.
راحتی و صرفه جویی در وقت:به طور مستقیم جایگزین یک باتری جدید ، نیاز به صرف وقت و تلاش برای جستجوی موسسات تعمیر و نگهداری ، ارزیابی هزینه های تعمیر و نگرانی در مورد نتایج تعمیر را از بین می برد. کاربران فقط نیاز به خرید باتری جدید و نصب آن دارند تا به سرعت استفاده عادی از دستگاه را بازیابی کنند و باعث صرفه جویی در وقت و تلاش زیادی شوند.
(ب) مضرات
هزینه بالا:خرید باتری های لیتیوم جدید معمولاً به هزینه بالایی نیاز دارد. به خصوص برای باتری های لیتیوم در دستگاه های الکترونیکی با کیفیت بالا یا وسایل نقلیه برقی ، قیمت اغلب بسیار گران است. به عنوان مثال ، هزینه جایگزینی یک باتری لیتیوم برای یک وسیله نقلیه الکتریکی معمولی ممکن است به اندازه ده ها هزار یوان باشد که این یک هزینه قابل توجه برای بسیاری از کاربران است.
زباله منابع:جایگزینی مکرر باتری های لیتیوم منجر به زباله های منابع می شود. تولید باتری های لیتیوم مقدار زیادی فلزات و انرژی نادر مانند لیتیوم و کبالت را مصرف می کند. اگر باتری های قدیمی به درستی بازیافت نشوند و مورد استفاده قرار گیرند ، آنها نه تنها محیط را آلوده می کنند بلکه منابع گرانبهایی را نیز هدر می دهند.
مشکلات سازگاری دستگاه:هنگام تعویض باتری جدید ، ممکن است مشکلات سازگاری با دستگاه ایجاد شود. مارک های مختلف و مدل های باتری ممکن است از نظر اندازه ، رابط ، ولتاژ و غیره متفاوت باشند. اگر باتری جدیدی که با دستگاه سازگار نباشد ، ممکن است نتواند به درستی کار کند یا حتی به دستگاه آسیب برساند.
IV نحوه تصمیم گیری مناسب
(الف) ارزش دستگاه و عمر خدمات
دستگاه های با ارزش و با خدمات کوتاه مدت:اگر دستگاه دارای ارزش بالایی باشد ، مانند لپ تاپ های سطح بالا یا وسایل نقلیه برقی ، و برای مدت کوتاهی در حال استفاده بوده است ، در هنگام وقوع یک گسل ، تعمیر باتری ممکن است یک انتخاب مناسب تر باشد. این امر به این دلیل است که سایر مؤلفه های دستگاه هنوز عملکرد خوبی دارند و با ترمیم باتری ، استفاده عادی از دستگاه قابل بازیابی است و باعث افزایش عمر خدمات کلی دستگاه و صرفه جویی در هزینه ها در مقایسه با جایگزین مستقیم دستگاه یا باتری جدید می شود.
دستگاه های کم ارزش یا خدمات طولانی مدت:برای برخی از دستگاه های الکترونیکی با ارزش کم ، مانند تلفن های هوشمند و تبلت های معمولی یا دستگاه هایی که مدت ها در آن استفاده شده اند و دارای تخریب کلی عملکرد هستند ، حتی اگر یک باتری جدید جایگزین شود ، ممکن است تجربه استفاده از دستگاه به طور قابل توجهی بهبود یابد. در این حالت ، جایگزین مستقیم دستگاه جدید ممکن است مقرون به صرفه تر باشد.
(ب) شدت گسل های باتری
خطاهای جزئی:اگر باتری فقط دارای ظرفیت جزئی محو شدن یا عدم تعادل ولتاژ باشد ، می توان تلاش های تعمیر را انجام داد. از طریق شارژ متعادل ، نگهداری ساده و سایر روشها ، ممکن است امکان بازگرداندن برخی از عملکرد باتری و ادامه پاسخگویی به نیازهای روزانه استفاده شود.
گسل های شدید:هنگامی که باتری دارای گسلهای جدی مانند تورم ، مدارهای کوتاه یا مدارهای باز است ، معمولاً مشکل تعمیر و هزینه آن زیاد است و تضمین ایمنی باتری تعمیر شده دشوار است. در این حالت ، جایگزین مستقیم یک باتری جدید یک انتخاب ایمن تر و مطمئن تر است.
ج) مقایسه هزینه های تعمیر و قیمت جدید باتری
هنگام تصمیم گیری در مورد تعمیر یا جایگزینی باتری جدید ، مقایسه دقیق هزینه های تعمیر و قیمت باتری جدید ضروری است. اگر هزینه تعمیر نزدیک باشد یا حتی از قیمت باتری جدید فراتر رود ، پس تعویض باتری جدید به وضوح مقرون به صرفه تر است. با این حال ، هنگام مقایسه ، عواملی مانند بازیابی عملکرد باتری تعمیر شده پس از تعمیر و خدمات کیفیت و پس از فروش باتری جدید باید به طور جامع در نظر گرفته شود. به عنوان مثال ، اگرچه برخی از موسسات تعمیر و نگهداری خدمات تعمیر نسبتاً کم قیمت را ارائه می دهند ، ممکن است عملکرد باتری تعمیر شده به طور مؤثر تضمین نشود ، و ممکن است بعد از یک دوره استفاده دوباره شکست بخورد ، که در واقع هزینه کلی را افزایش می دهد.
