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重要提醒:拆电池有起火风险,非专业人员绝对禁止模仿,虽然我也是半吊子,但经验丰富。
前言:
作为有备无患的生存玩家,家中常备应急电源必不可少,短期停电可以带带风扇电热毯光猫路由器冰箱插电式燃气热水器油烟机等,短时间带带空调也行,只是没必要,应急电力不是拿来享受的。独立的柜子在墙一角,即使起火也就烧个柜子,丢了两颗灭火球,了甚于无吧。
锂电池储存比铅酸电池省心很多,铅酸电池要保持浮充,定期充放电活化电极避免硫酸铅沉积。锂电池就定期补电,检测电压就行了,但很重要的是锂电池千万不能满电储存,由于电解质高能量状态,特别活跃,容易自分解产气鼓包,这一点在软包电芯上特别明显,一般长期不用的锂电池留个50%电量差不多,作为应急储备的锂电池留个70%-80%电量就行。三元锂看电压就能知道剩余电量,铁锂无法根据电压判断电流,只能充满后,再用库仑计放一部分电。
进入正题:
说说拆电池的事,起初是因为我平时一直有给电池组定期检测电压的习惯,能了解电芯的状态,规避很多潜在危险,例如上个月就发现个问题,17串绿皮电池组,就是常见的光宇30AH大单体,最右边这串橙色标记的电压,明显降得快,其他电芯都是2-4mv降,它直接20-30mv的降,肯定有问题。
可能是电芯内部存在微短路?事出反常必有妖,拆出来看,原来是漏液了,泄压阀都腐蚀破了个洞,但内阻却正常,奇怪。
唉,这就是运气不好,4年前买来时说不定就有问题,外表看不出来,现在扒了皮都依然是平整,而且也无法检测出来,因为这个有点漏液的电池,内阻它都是正常的1.15,而这种光宇30AH电芯全都是1.1-1.2毫欧。
测容也查不出来,就这种漏液存在微短路的电池,放了4年了,容量测试居然29.几AH,你敢信?几乎跟新的一样,而漏液减少的容量也就几十mAH,你怎么判断?买电池的时候只能看看电池平不平整,内阻如何,以及测容,对于微短路或者轻微漏液的,基本无法发现。
拆解前准备:
从大体上来说,这个电芯基本还是好的,比做人的话,癌症初期?但可惜电池没法动手术开胸,只要得了癌症就完犊子了,还有点不舍,算了,放弃治疗吧。安全起见必须要把电放干净,放电电阻丝短接放电,想想有点残忍,像是中世纪放血治疗,放电到2v左右就开始微微发热了,放电电阻都是冷的,但电池壳是温热的,问题不大,电池已经没有能量了,量它也摆不起什么风浪。
放到0.几v后,直接用电线短接,彻底放干。
几乎到0v后,泄压阀那个腐蚀孔在滴水,一股农药酸味,有点怪怪的香甜味,就是酯味,可能是常见电解液溶剂碳酸乙烯酯或者碳酸二甲酯的味道,实际上严格的来说,锂电池并不是剧毒物,或者说叫低毒物合适,核心成分为有机溶剂和锂盐,锂盐中的钴和锰可以称为重金属,但危害性远小于铅,而电解液氧化水解后会有一部分氟化物,有低毒,但还是远小于铅酸电池的污染性。
为了稳妥和绝对安全,丢水里泡一上午,泡的时候泄压阀那一直在冒泡泡,此时心善的我再次觉得一丝惋惜,啥都好好的就有点微短路漏液,就直接给按水里淹死,那泡泡就像是最后的挣扎,前面短路放电到0v都还有救,这下泡水就彻底凉凉了。
开拆:
工欲善其事必先利其器,切割机和护目镜,防止电池吐酸水,排气扇打开通风,这电解液味道有些让人想吐。
先切了一条缝,就开始滴液了,先让它流一会儿,液体太多切的时候乱飙。
在电极端子那环绕一圈,就无伤打开电池天灵盖了,可以看到完整的电芯本体,超声波焊接的正负极连接汇总端,铜片是负极,铝片是正极。
电芯塞的特别紧,使劲倒也倒不出来,只能强行破开外壳了,幸亏是铝壳,如果是钢壳就只能切开,难免会切到电芯。这也说明,日常生活中,锂电池是真的不能受到挤压或变形,本身为了能量密度,就已经挤成压缩饼干了,稍微一挤压就可能导致内部隔膜破裂从而短路爆燃,下面你就知道这个隔膜有多薄。
完整取出来的电芯,由于没有伤到正负极隔膜,甚至电压还在慢慢回涨,这电池真的坚强啊,还在挣扎试图自我抢救一下。
对比网上大单体电池图片,可以看到是非常标准的结构,堪称教科书级别的构造,跟结构图一模一样,4壳体就是铝壳,3电芯绝缘膜就是包在电芯两侧的这个白色塑料壳,2就是层叠电芯本体。
电芯拿出来一会儿就开始轻微的在滋滋响了,仔细听是电芯里层片之间在冒小泡泡,然后它自己就开始胀开了,把绿色小胶带都撑开了,感觉像一把钞票一样。
电芯冲水后,随着冒小泡泡越来越多,自己就散架了,软塌塌的一叠废纸。
取出来的三个核心结构,也是锂电池的基础组成单元,过渡金属氧化物材料覆盖的铜箔负极(如二氧化锰-锰酸锂盐),覆盖石墨的正极铝箔,白色的为正负隔膜,符合锂电池原理结构图。注意,这三片东西都非常薄,指尖稍微纵向用力,就破了,特别是那个隔膜,有多薄呢?大白兔奶糖外面那个糯米纸都吃过吧?差不多就那么薄,所以锂电池非常娇贵,磕碰不得。
满电状态时,平时负极铜箔上覆盖的锰酸锂,正极铝箔上覆盖的石墨为多孔结构,众所周知石墨具有吸附性,跟活性炭一样,放电时,铜箔上的锂离子透过隔膜跑到铝箔石墨里,放电截止时,石墨里塞了一些锂离子,锰酸锂一部分变成二氧化锰。充电时就反过来,锂离子来回跑,俗称摇椅式(摇摆式)锂离子电池。
从极耳汇集焊接处可以看到,这一个单体,实际是几十片小电池并联起来的,我数了下有45片的样子,这种每一片小电池都引出极耳,并联成大电池,就可以有效降低内阻,这就是动力电池的基本构造,而普通储能电池,就是一整个长条的小电池折叠成小方块或者卷成小圆筒(参考18650),仅仅引出一对或几对正负极耳,很明显,内阻就非常大,只能用做储能或者充电宝以及手机电池。现在有种叫“全极耳18650”的电池,我猜也是类似大单体电池的结构
剩个正负端子,测一下电极尺寸,长15mm,厚0.5mm,截面积7.5平方,铜片7.5平米带60A电流没问题,但另一边的铝片就带不了60A,铜铝减半就是30A的样子,其实也对,锂电池持续电流最利于使用寿命的就是1c,什么3c放电5c的,只能是短时间加速可以。留着做个纪念,好比烧剩的骨灰。
拆解结束,后续补充:
说起这个光宇绿皮电池,很常见,19-90-200mm尺寸的电池,原厂全新额定容量是30AH的,由于真正的全新电池实际容量都会大一点,全新未用的容量往往在32AH左右,而实际30AH的往往就是拆机用过的,只是出于不知道什么原因,还没到80%衰减报废,就拆出来零售了。而网上卖的22/24/28各种容量的光宇电池,甚至还有15AH的这种尺寸,都是旧电芯,而且按照80%报废标准,24AH的刚好就是报废拆机的,因此市面上目前这个尺寸光宇最多的就是24AH的。
那种15AH的简直离谱,商家给你明说是微鼓,其实就是废电芯鼓包,排气挤压后,仍然有点微微鼓,而容量保真?当然保真,这种你可以放心,容量绝对是15AH以上,因为它已经没法再低了,锂电池衰减50%是什么概念?不是我们想象中的:“哦,我的电池原来30AH,现在还剩15AH,也还行,以前能跑80公里,现在还能跑40公里,不亏!”实际上,容量衰减只是电池综合性能衰退的表象,真正的比喻是,现在你年纪大了,健康度下降到80%,觉得体能不支,以前一晚搞七次,现在一星期也不想一次。100%容量电池跟80%电池,就好比25岁小伙和40岁中年人,而50%容量电池,其实跟快入土了差不多。并且鼓包挤压排气后的电池,电极隔膜都容易损伤,指不定多少暗病。而硬壳电池即使挤压排气后仍然有点鼓,无法隐藏,软包则可以抽气拉皮完全翻新,因此才说不建议个人买软包电池。
回到我的应急电源上来,17串三元锂62.9v,放到3v没电了就是51v,基本是60v逆变器的欠压底线,但若16串,电压平台就低了,不太妙,所以我又买了个电芯,说真的,买这玩意儿就挺玄学的,你也别多问商家,反正也是客气话,锂电池市场水太深,便宜没好货,贵也不一定好,纯看运气,拼夕夕上好退货,拿回来测测,不满意就退了换下一家,到手测测内阻还行,符合标准,平整板正。
测测容量,4.200v到2.8v,容量30AH,也还不错,这次运气好,一次到位。
充好电到3.8v,塞进电池组,后续观察电压,只要两个月就知道它品质如何有没有隐病了。一切又回到正轨,依然是17块电池,而被拆掉电池终究会被遗忘,仿佛它从未来过……
结束,谢谢
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