Lithiumbatterien sind in der modernen Technologie zum Kraftwerk der Energiespeicherung geworden und versorgen eine Vielzahl elektronischer Geräte, von Smartphones und Laptops bis hin zu Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energiesystemen. Ihr leichtes Design, ihre hohe Energiedichte und ihre langlebige Leistung haben sie zur ersten Wahl für tragbare Elektronikgeräte und darüber hinaus gemacht. Der Einsatz von Lithiumbatterien hat die Industrie revolutioniert, indem er effiziente und zuverlässige Energiequellen bereitstellt, die ein reibungsloses Funktionieren unserer schnelllebigen, vernetzten Welt ermöglichen.

Die Geheimnisse lüften: Explosionen von Lithiumbatterien verstehen

Während Lithiumbatterien zahlreiche Vorteile bieten, bergen sie auch potenzielle Risiken, insbesondere die Explosionsgefahr. Die Ursachen dahinter verstehen Lithium-Batterie Explosionen sind von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit der Benutzer zu gewährleisten und katastrophale Zwischenfälle zu verhindern.

Diese Explosionen können auf verschiedene Faktoren wie Überladung, physische Schäden, Herstellungsfehler oder extreme Temperaturen zurückzuführen sein. Durch die Untersuchung dieser Ursachen und ihrer Mechanismen können wir Strategien zur Risikominderung und Verbesserung der Sicherheitsmaßnahmen bei der Verwendung von Lithiumbatterien umsetzen.

Überladung

Überladen von Lithiumbatterien ist eine häufige Ursache für Explosionen, da sich auf der Anode instabile Lithiummetallablagerungen bilden. Wenn eine Batterie überladen ist, führt dies zu einem übermäßigen Stromfluss, wodurch sich Lithiumionen ungleichmäßig auf der Anode ablagern.

Durch diese ungleichmäßige Ablagerung entstehen Dendriten oder nadelartige Strukturen, die den Separator zwischen den Elektroden durchdringen und zu internen Kurzschlüssen führen können. Das Risiko eines thermischen Durchgehens und einer Explosion nimmt weiter zu, da diese Dendriten bei nachfolgenden Ladezyklen weiter wachsen.

Je mehr sich Lithiummetall ansammelt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit eines direkten Kontakts zwischen Anode und Kathode, was aufgrund unkontrollierter chemischer Reaktionen zu einem schnellen Temperaturanstieg in der Batterie führt. Dieses Thermal Runaway-Szenario kann zu einer heftigen Freisetzung von Energie und Gasen führen, die schließlich in einer Explosion gipfelt.

Körperlicher Schaden

Körperliche Schäden sind nach wie vor eine weitere Hauptursache für Explosionen von Lithiumbatterien. Stöße oder Löcher in eine Batterie können zu internen Kurzschlüssen innerhalb ihrer Struktur führen. Wenn das Batteriegehäuse beschädigt ist, werden reaktive Komponenten wie die Elektrolyte der Luft oder anderen in der Umgebung vorhandenen Materialien ausgesetzt.

Diese Einwirkung kann chemische Reaktionen auslösen, die innerhalb des begrenzten Raums der Batteriezelle schnell brennbare Gase freisetzen und sich erhitzen. Der durch diese Reaktionen entstehende Druck kann dazu führen, dass das Batteriegehäuse explosionsartig platzt, wodurch potenziell gefährliche Stoffe freigesetzt werden und es zu einer plötzlichen Explosion kommt.

Herstellungsfehler

Schlecht konstruierte oder aufgrund von Herstellungsfehlern fehlerhafte Batterien stellen eine ernsthafte Gefahr dar, da sie anfällig für interne Kurzschlüsse oder Überhitzung sind. Probleme wie minderwertige Materialien, die beim Bau verwendet werden, oder unsachgemäße Montageprozesse können die Integrität und Sicherheitsmechanismen einer Lithiumbatterie beeinträchtigen.

Das Fehlen strenger Qualitätskontrollmaßnahmen während der Produktion verschärft diese Risiken zusätzlich, da defekte Batterien mit versteckten Mängeln unentdeckt in den Verkehr gelangen können. Ohne geeignete Schutzmaßnahmen können sich solche Batterien unter normalen Nutzungsbedingungen unregelmäßig verhalten, was die Wahrscheinlichkeit kritischer Ausfälle erhöht, die zu katastrophalen Folgen wie Explosionen führen können.

Überentladung

Eine übermäßige Entladung der Batterie oder eine Überstromentladung (mehr als 3 °C) führt leicht dazu, dass sich die Kupferfolie der negativen Elektrode auflöst und sich auf der Membran ablagert, sodass die positiven und negativen Elektroden direkt kurzgeschlossen werden, was zu einer Explosion führt (kommt selten vor). Auch Lithiumbatteriezellen sollen beim Entladen eine niedrigere Spannungsgrenze haben. Wenn die Spannung der Batteriezelle weniger als 2.4 V beträgt, werden einige Materialien zerstört. Und da sich die Batterie selbst entlädt, wird die Spannung umso niedriger, je länger Sie sie einlegen. Daher ist es am besten, sie vor dem Anhalten nicht auf 2.4 V zu entladen. Bei Lithiumbatterien mit einer Entladezeit von 3.0 V bis 2.4 V macht die freigesetzte Energie nur etwa 3 % der Batteriekapazität aus. Daher ist 3.0 V eine ideale Abschaltspannung für die Entladung.

Überstrom
Die Schutzleitung ist außer Kontrolle geraten oder der Erkennungsschrank ist außer Kontrolle geraten, so dass der Ladestrom zu groß ist, um die rechtzeitige Einbettung von Lithiumionen zu bewirken, es kommt jedoch zur Bildung von Lithiummetall auf der Oberfläche des Polstücks, das in die Membran eindringt, positiv und negativ Direkter Kurzschluss der Elektrode, der zu einer Explosion führt (kommt selten vor). Beim Laden und Entladen ist neben der Spannungsbegrenzung auch die Strombegrenzung erforderlich. Wenn der Strom zu hoch ist, haben Lithium-Ionen keine Zeit, in das Lagerfach einzudringen, und sammeln sich auf der Oberfläche des Materials.

Alterung der Batterie

Da Batterien im Laufe der Zeit verwendet werden, kann sich ihre innere Chemie verändern, was die Explosionsgefahr erhöht.

Übermäßiger Feuchtigkeitsgehalt

Feuchtigkeit kann mit dem Elektrolyten in der Lithiumbatteriezelle reagieren und Gas erzeugen. Beim Laden kann sie mit dem erzeugten Lithium reagieren und Lithiumoxid erzeugen, was zu einem Kapazitätsverlust der Batteriezelle führt und leicht zu einer Überladung der Batteriezelle und zur Bildung von Gas führt Wenn die Zersetzungsspannung des Wassers niedrig ist, zersetzt es sich leicht und erzeugt beim Laden Gas. Wenn diese Reihe erzeugter Gase den Innendruck der Batteriezelle erhöht, und wenn das Gehäuse der Batteriezelle dem nicht standhält, explodieren Lithiumbatterien .

Richtlinien zur Handhabung und Lagerung

Die ordnungsgemäße Handhabung und Lagerung von Lithiumbatterien spielt eine entscheidende Rolle bei der Minderung von Explosionsrisiken.Lagern Sie Ihre Batterien an einem kühlen, trockenen Ort ohne direkte Sonneneinstrahlung oder Wärmequellen, um optimale Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.Extreme Temperaturen können die Integrität der Batterie beeinträchtigen und die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens erhöhen.

Schützen Sie Ihre Batterien außerdem vor physischen Schäden, indem Sie beim Transport Schutzhüllen oder Schutzhüllen verwenden.Ein kleiner Aufprall oder ein Loch kann möglicherweise zu internen Kurzschlüssen innerhalb der Batterie führen und katastrophale Folgen haben.