อุณหภูมิที่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร?

อุณหภูมิส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพและความทนทานของแบตเตอรี่ลิเธียม ทั้งสภาพอากาศร้อนและหนาวสามารถสร้างความเสี่ยงด้านความปลอดภัย เร่งการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ หรือจำกัดความจุและประสิทธิภาพ แล้วอุณหภูมิสุดขีดมีผลต่อแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างไร และเมื่อใดที่สภาพอากาศร้อนหรือหนาวกลายเป็นอันตราย? ในฐานะ ผู้ผลิตชุดแบตเตอรี่ลิเธียมฉันจะสำรวจเรื่องนี้ในบทความนี้

ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานและเก็บรักษาแบตเตอรี่ลิเธียม

โดยปกติแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมควรเก็บและใช้งานภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดตามองค์ประกอบของแบตเตอรี่และแนวทางของผู้ผลิต โดยทั่วไป ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ:

• ชาร์จ: 32°F ถึง 113°F (0°C ถึง 45°C)
• ปล่อย: -4°F ถึง 140°F (-20°C ถึง 60°C)

แน่นอนว่า แบตเตอรี่ระดับสูงที่ออกแบบสำหรับงานอุตสาหกรรมหรือการใช้งานสุดขีดอาจทำงานได้อย่างปลอดภัยในอุณหภูมิเย็นจัดใกล้ -40°F (-40°C) อย่างไรก็ตาม สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเชิงพาณิชย์ที่พบในอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคหรือรถยนต์ไฟฟ้า การชาร์จต่ำกว่าจุดเยือกแข็งเป็นอันตรายและทำให้เสียหายถาวร การเปิดใช้งานในอุณหภูมิสูงเกิน 140°F ก็อาจเสี่ยงต่อความปลอดภัยเช่นกัน

ดังนั้น เพื่ออายุการใช้งานที่ดีที่สุดและความปลอดภัยในการใช้งาน ควรอยู่ในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 50°F ถึง 95°F (10°C ถึง 35°C) ยิ่งใกล้เคียงอุณหภูมิห้องเท่าไหร่ แบตเตอรี่ก็จะทำงานได้ดีขึ้นเท่านั้น และการระวังในการจัดการแบตเตอรี่ในฤดูหนาวหรือฤดูร้อนก็ช่วยป้องกันปัญหาได้

อุณหภูมิที่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมมีความอ่อนไหวต่ออุณหภูมิสุดขีด ซึ่งสามารถส่งผลกระทบรุนแรงต่อประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และอายุการใช้งาน นี่คือการแยกแยะช่วงอุณหภูมิที่ควรหลีกเลี่ยงและผลกระทบของมัน:

1. ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง (32°F/0°C หรือต่ำกว่า)

ผลกระทบ:

สารละลายอิเล็กโทรไลต์แข็งตัว (ต่ำกว่า -4°F/-20°C)

สูญเสียความจถาวรและความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น

การชาร์จในอุณหภูมิต่ำกว่า 32°F (0°C) เป็นอันตราย

แนวทางการลดผลกระทบ: ชาร์จแบตเตอรี่ก่อนใช้งานในสภาพอากาศหนาวเย็น23.

2. อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 113°F/45°C)

ผลกระทบ:

การเสื่อมสภาพอย่างเร่งรีบและอายุการใช้งานลดลง126.

ความเสี่ยงของการลัดวงจรความร้อน (สูงกว่า 140°F/60°C), อาจทำให้เกิดไฟไหม้หรือระเบิด346.

การชาร์จไฟที่อุณหภูมิสูงกว่า 113°F (45°C) เป็นอันตรายและอาจทำให้บวม458.

แนวทางการลดผลกระทบ: ใช้ระบบระบายความร้อนและหลีกเลี่ยงแสงแดดโดยตรง26.

3. ความเสี่ยงสำคัญตามอุณหภูมิ

เกิดอะไรขึ้นเมื่อแบตลิเทียมเย็นเกินไป?

อุณหภูมิที่หนาวเย็นลดความจุและประสิทธิภาพของแบตลิเทียม ปฏิกิริยาเคมีในแบตเตอรี่ที่จำเป็นต่อการทำงานเกิดขึ้นช้าลงมากในสภาพแวดล้อมหนาวเย็นเนื่องจากการลดลงของการเคลื่อนที่ของไอออน ซึ่งทำให้ความจุของแบตเตอรี่ใช้งานได้ลดลง จำกัดพลังงานและเวลาการใช้งาน

นอกจากนี้ การพยายามชาร์จแบตลิเทียมในอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง โดยเฉพาะต่ำกว่า 20°F (-7°C) เป็นความเสี่ยงสูงอย่างมาก อุณหภูมิที่เย็นจัดเปลี่ยนโครงสร้างของแอโนดกราไฟต์ ทำให้เกิดการวางแผ่นลิเทียมบนพื้นผิวของแอโนดแทนที่จะแทรกเข้าไปอย่างถูกต้อง ซึ่งทำให้เกิดความเสียหายถาวร

ผลกระทบสำคัญของอุณหภูมิต่ำจัดแข็ง

• ความจุและเวลาการใช้งานลดลง
• แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเร็วขึ้น
• ปัญหาในการชาร์จและความเสี่ยงของการเกิดลิเทียมพลาสติก
• การสูญเสียความจุถาวรตามเวลา

แบตเตอรี่ขั้นสูงบางรุ่นมีองค์ประกอบทำความร้อนในตัวเพื่อแก้ไขปัญหาในการชาร์จต่ำกว่า 32°F แต่โดยทั่วไป การชาร์จแบตเตอรี่ลิเทียมในสภาพอากาศต่ำกว่าศูนย์องศา ต้องลดกระแสไฟฟ้าเหลือประมาณ 0.1C หรือต่ำกว่าเพื่อป้องกันความเสียหาย และควรนำแบตเตอรี่ให้อุณหภูมิห้องก่อนชาร์จ

ความร้อนสูงก็ทำลายแบตเตอรี่ลิเทียมเช่นกัน

ในขณะที่อากาศหนาวลดความสามารถในการใช้งานได้ชั่วคราว ความร้อนสูงเร่งอายุของแบตเตอรี่ลิเทียมและอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยผ่านการกระตุ้นการเกิด thermal runaway การเปิดเผยแบตเตอรี่ลิเทียมต่อความร้อนในฤดูร้อน การปล่อยไว้ในรถที่ร้อน หรือแม้แต่การชาร์จเร็วในอากาศร้อน ทำให้อุณหภูมิภายในแบตเตอรี่สูงขึ้นไปในเขตอันตราย

ความเสี่ยงสำคัญจากความร้อนสูง

• การสูญเสียความจุของแบตเตอรี่เร็วขึ้นในรอบการชาร์จ
• ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของไฟไหม้หรือระเบิด
• ประสิทธิภาพและแรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็ว
• การเกิด thermal runaway ทำให้แบตเตอรี่ล้มเหลวอย่างสมบูรณ์

อุณหภูมิส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่อย่างไร?
อุณหภูมิสุดขีดลดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในวิธีที่แตกต่างกัน สภาพอากาศหนาวชั่วคราวจะขัดขวางประสิทธิภาพชั่วคราว ความร้อนเป็นอันตรายถาวรเมื่อใช้งานหลายรอบ

จากการศึกษาหนึ่ง การเพิ่มอุณหภูมิแบตเตอรี่เพียง 10°C เร่งผลการเสื่อมสภาพเป็นสองเท่า ยิ่งร้อนขึ้นเท่าไร ปฏิกิริยาเคมีทำลายลิเทียมแบตเตอรี่ก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น ความร้อนสูงยังทำให้เกิดความล้มเหลวที่มีความเสี่ยงมากขึ้นผ่าน thermal runaway ที่อันตราย

ในทางตรงกันข้าม การสัมผัสความหนาวเย็นเป็นเวลาสั้น ๆ จะลดประสิทธิภาพในระยะสั้นเท่านั้น การเก็บแบตเตอรี่ลิเทียมใกล้จุดเยือกแข็งไม่ได้ลดอายุการใช้งานในระยะยาวเสมอไป หากชาร์จในอุณหภูมิที่อุ่นกว่า อย่างไรก็ตาม ความเสียหายถาวรอาจเกิดขึ้นได้หากชาร์จในขณะที่เย็น อุณหภูมิห้องระหว่าง 15°C ถึง 35°C (59°F ถึง 95°F) ให้ความยาวนานสูงสุด

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับความปลอดภัยของอุณหภูมิแบตเตอรี่ลิเทียม

การปกป้องแบตเตอรี่ลิเทียมจากความเสียหายหมายถึงการเข้าใจขีดจำกัดอุณหภูมิที่ปลอดภัยและปฏิบัติตามแนวทางการจัดการที่เหมาะสม

จัดการแบตเตอรี่ให้ถูกต้อง

หลีกเลี่ยงการกระแทก ดัด หรือเขย่าแบตเตอรี่เพื่อจำกัดแรงกดดันทางกล ความเสียหายทางกายภาพร่วมกับความเครียดทางความร้อนจะเร่งอายุแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ควรปกป้องขั้วต่อและหลีกเลี่ยงการปล่อยให้แบตเตอรี่หมดจนเกินไป

เก็บแบตเตอรี่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม

ควรเก็บแบตลิเธียมในอุณหภูมิประมาณ 73°F/23°C ในพื้นที่แห้งและระบายอากาศได้ดี ห่างจากแหล่งความร้อน ความชื้น หรือประกายไฟ การป้องกันการเก็บแบตตามฤดูกาลช่วยรักษาอายุการใช้งานและรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

อย่าเปิดเผยแบตเตอรี่ต่อความร้อนสูงเกินไป

อุณหภูมิสูงกว่า 113°F/45°C เป็นอันตรายด้านความปลอดภัยและเสี่ยงต่ออายุการใช้งาน หลีกเลี่ยงการโดนแสงแดดโดยตรงหรือสถานที่ที่กักเก็บความร้อน เช่น รถยนต์ที่ร้อนจัด อุณหภูมิของเครื่องยนต์หรือช่องเก็บแบตเตอรี่มักเกิน 150°F

จำกัดการชาร์จเร็วในอากาศร้อน

อัตราการชาร์จเกิน 1C ทำให้เคมีของแบตเตอรี่ทำงานหนักขึ้นเร่งการเสื่อมสภาพ การชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าสร้างความร้อนภายในด้วย ซึ่งเพิ่มความร้อนในสภาพแวดล้อมที่ร้อนจัด การชาร์จช้าเป็นวิธีที่ดีที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายนี้เมื่อเป็นไปได้

สรุปโดยย่อ

แบตลิเธียมจะสูญเสียความจุและเสื่อมสภาพเร็วขึ้นในอุณหภูมิสุดขีด โดยเฉพาะอุณหภูมิสูง ควรเก็บแบตในอุณหภูมิห้อง หลีกเลี่ยงการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่า 32°F และจัดการอย่างระมัดระวัง ด้วยการป้องกันที่เหมาะสม แบตลิเธียมสามารถให้พลังงานได้อย่างเชื่อถือได้ในฤดูหนาวที่หนาวเย็นหรือฤดูร้อนที่ร้อนจัด