لماذا تنتفخ بطارية LiPo؟

في عالم الطاقة المحمولة، تعد بطاريات ليثيوم أيون بوليمر (LiPo) خيارًا شائعًا نظرًا لكثافة الطاقة العالية وتصميمها الخفيف. ومع ذلك، فإن إحدى المشكلات التي يمكن أن تنشأ مع هذه البطاريات هي التورم، والذي غالبًا ما يكون مؤشرًا على مشاكل أساسية مثل الشحن الزائد أو التفريغ الزائد أو التعرض للحرارة الزائدة.

لا تمثل البطاريات المنتفخة مجرد إزعاج بسيط، بل إنها تشكل مخاطر كبيرة على السلامة، بما في ذلك مخاطر الحريق المحتملة والتسربات الكيميائية. إن فهم سبب حدوث هذا التورم، ومخاطر استخدام بطارية منتفخة، وأفضل الممارسات لمنع هذه المشكلة وإدارتها أمر بالغ الأهمية لأي شخص يعتمد على بطاريات LiPo في أجهزته.

لماذا تنتفخ بطارية ليثيوم أيون بوليمر (LiPo)؟

عادةً ما تكون بطارية LiPo المنتفخة علامة على حدوث تفاعلات كيميائية داخلية تنحرف عن مسارها. قد يكون هذا بسبب الشحن الزائد، حيث يتم شحن البطارية بما يتجاوز الحد الأقصى للجهد، أو الإفراط في التفريغ، حيث يُسمح لها بالتصريف تحت المستويات الآمنة. يمكن أيضًا أن تكون الحرارة المفرطة هي السبب، وكذلك الضرر الجسدي الناتج عن الصدمات أو الثقوب. حتى العمر يلعب دورًا. ومع تدهور البطاريات بمرور الوقت، فإنها يمكن أن تنتفخ عندما تصل إلى نهاية عمرها الإنتاجي.

وإليكم الأسباب بالتفصيل:

الشحن الزائد

عندما يتم شحن بطارية LiPo بشكل زائد، مما يعني أنها مشحونة بما يتجاوز الحد الأقصى للجهد (عادة حوالي 4.2 فولت لكل خلية)، تحدث تفاعلات كيميائية مفرطة في الأقطاب الكهربائية. أثناء الشحن الزائد، يمكن أن يتحلل الإلكتروليت الموجود داخل البطارية، مما يؤدي إلى توليد الغاز كمنتج ثانوي. يتراكم هذا الغاز داخل حافظة البطارية، مما يؤدي إلى انتفاخها. يمكن تمثيل التفاعلات الكيميائية أثناء الشحن الزائد على النحو التالي:

تحلل الإلكتروليت → توليد الغاز (على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون​، O2​)

التفريغ الزائد

إن السماح لبطارية LiPo بالتفريغ تحت الحد الأدنى من الجهد الآمن (عادةً حوالي 3.0 فولت لكل خلية) يمكن أن يؤدي أيضًا إلى التورم. يمكن أن يؤدي التفريغ الزائد إلى ذوبان مجمعات التيار النحاسي الموجودة في البطارية في المنحل بالكهرباء، مما يؤدي إلى تكوين أيونات النحاس. ويمكن لهذه الأيونات بعد ذلك أن تتفاعل مع المكونات الأخرى للبطارية، مما يؤدي إلى تكوين التشعبات النحاسية المعدنية والغاز. تؤدي عملية التحلل هذه إلى الإضرار بالبنية الداخلية للبطارية وتساهم في تورمها.

الحرارة المفرطة

يؤدي التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع تحلل الإلكتروليت ومواد البطارية الأخرى، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الغاز. يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في تحلل المذيبات العضوية داخل المنحل بالكهرباء، مما يؤدي إلى إطلاق غازات مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والأكسجين (O₂). يؤدي عدم الاستقرار الكيميائي في درجات الحرارة المرتفعة إلى تفاقم تأثير التورم.

الشيخوخة والتدهور الدوري

مع تقدم عمر بطاريات LiPo وخضوعها لدورات شحن وتفريغ عديدة، يتحلل الإلكتروليت والأقطاب الكهربائية بمرور الوقت. يمكن أن يؤدي الانهيار المستمر للإلكتروليت والتكوين المتكرر والانحلال لطبقة الطور البيني للإلكتروليت الصلب (SEI) على الأنود إلى إطلاق الغاز. يعد هذا التدهور الدوري جزءًا طبيعيًا من شيخوخة البطارية ولكن يتم تسريعه بسبب الاستخدام غير السليم والظروف البيئية القاسية.

الأضرار الجسدية

يمكن أن يؤدي التلف المادي للبطارية، مثل الثقوب أو الصدمات، إلى اختراق الطبقات الواقية للبطارية. وهذا يسمح للإلكتروليت بالتفاعل بقوة أكبر مع الأقطاب الكهربائية والمكونات الداخلية الأخرى، مما يؤدي إلى توليد الغاز السريع والتورم.

هل من الآمن استخدام بطارية LiPo المنتفخة؟

إن استخدام بطارية LiPo المنتفخة ليس أمرًا آمنًا ولا يُنصح به كثيرًا. يشير التورم إلى تلف داخلي قد يؤدي إلى خطر الحريق أو تسرب المواد الكيميائية. بالإضافة إلى ذلك، من المحتمل أن تعمل البطارية المنتفخة بشكل غير موثوق، مما قد يؤدي إلى حدوث خلل في الجهاز أو فشله.

كيف يمكنك إيقاف بطارية LiPo من التورم؟

يتضمن منع انتفاخ بطارية LiPo الالتزام بأفضل الممارسات لاستخدام البطارية وصيانتها. تأكد من الشحن المناسب باستخدام شاحن مصمم خصيصًا لبطاريات LiPo وتجنب الشحن الزائد. منع الإفراط في التفريغ عن طريق عدم السماح لجهد البطارية بالانخفاض إلى مستوى منخفض جدًا؛ القاعدة الأساسية الجيدة هي تجنب النزول إلى أقل من 3.0 فولت لكل خلية. يعد الحفاظ على البطارية في درجة حرارة الغرفة وتجنب درجات الحرارة القصوى أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. افحص بطاريتك بانتظام بحثًا عن أي علامات تلف أو تورم واستبدلها إذا لزم الأمر. يمكن أن يساعد استخدام شاحن التوازن في الحفاظ على الشحن المتساوي عبر جميع الخلايا الموجودة في حزمة البطارية.

هل يمكنك إصلاح بطارية LiPo المنتفخة؟

لسوء الحظ، بمجرد أن تنتفخ بطارية LiPo، لا يمكن إصلاحها. محاولة القيام بذلك يمكن أن تكون خطيرة للغاية. أفضل طريقة هي التخلص بأمان من البطارية المنتفخة باتباع اللوائح المحلية للتخلص من النفايات الإلكترونية. قامت العديد من المجتمعات بتعيين نقاط تسليم لمثل هذه العناصر. من الأفضل دائمًا استبدال البطارية المنتفخة بأخرى جديدة لضمان عمل أجهزتك بأمان وفعالية.