Einführung:
Lithiumbatteriensind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken und versorgen alles mit Strom, von Smartphones und Laptops bis hin zu Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen. Lithiumbatterien sind weit verbreitet, doch es kam immer wieder zu Bränden und Explosionen, die zwar selten sind, aber dennoch Bedenken hinsichtlich ihrer Sicherheit aufkommen ließen. Das Verständnis der Faktoren, die zu solchen Vorfällen führen können, ist entscheidend für die sichere und zuverlässige Nutzung von Lithiumbatterien.
Explosionen von Lithiumbatterien stellen ein ernstes Sicherheitsproblem dar und die Ursachen für ihr Auftreten sind komplex und vielfältig und umfassen hauptsächlich interne und externe Faktoren.
Interne Faktoren
Interner Kurzschluss
Unzureichende Kapazität der negativen Elektrode: Wenn die Kapazität der negativen Elektrode der positiven Elektrode einer Lithiumbatterie nicht ausreicht, können die beim Laden erzeugten Lithiumatome nicht in die Zwischenschichtstruktur des Graphits der negativen Elektrode eingefügt werden und fallen auf der Oberfläche der negativen Elektrode aus und bilden Kristalle. Die langfristige Ansammlung dieser Kristalle kann einen Kurzschluss verursachen, die Batteriezelle entlädt sich schnell, erzeugt viel Wärme, verbrennt die Membran und verursacht dann eine Explosion.
Wasseraufnahme der Elektrode und Elektrolytreaktion: Nachdem die Elektrode Wasser aufgenommen hat, kann es zu einer Reaktion mit dem Elektrolyten kommen, bei der Lufteinschlüsse entstehen, die wiederum zu internen Kurzschlüssen führen können.
Elektrolytprobleme: Die Qualität und Leistung des Elektrolyten selbst sowie die Menge der beim Einspritzen eingespritzten Flüssigkeit, die nicht den Prozessanforderungen entspricht, können die Sicherheit der Batterie beeinträchtigen.
Verunreinigungen im Produktionsprozess: Verunreinigungen, Staub usw., die während des Batterieproduktionsprozesses auftreten können, können ebenfalls Mikrokurzschlüsse verursachen.
Thermisches Durchgehen
Bei einem thermischen Durchgehen in einer Lithiumbatterie kommt es zu einer exothermen chemischen Reaktion zwischen den inneren Materialien der Batterie. Dabei entstehen brennbare Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan. Diese Reaktionen führen zu weiteren Nebenreaktionen und bilden einen Teufelskreis. Temperatur und Druck in der Batterie steigen stark an, was schließlich zu einer Explosion führt.
Langfristige Überladung der Batteriezelle
Unter Langzeitladebedingungen können Überladung und Überstrom auch zu hohen Temperaturen und hohem Druck führen, was wiederum Sicherheitsrisiken verursachen kann.
Externe Faktoren
Externer Kurzschluss
Obwohl externe Kurzschlüsse selten direkt zu einem thermischen Durchgehen der Batterie führen, können langfristige externe Kurzschlüsse dazu führen, dass schwache Verbindungspunkte im Stromkreis durchbrennen, was wiederum zu schwerwiegenderen Sicherheitsproblemen führen kann.
Externe hohe Temperatur
In Umgebungen mit hohen Temperaturen verdunstet das Elektrolytlösungsmittel von Lithiumbatterien schneller, die Elektrodenmaterialien dehnen sich aus und der Innenwiderstand steigt, was zu Leckagen, Kurzschlüssen usw. und damit zu Explosionen oder Bränden führen kann.
Mechanische Vibrationen oder Beschädigungen
Wenn Lithiumbatterien während des Transports, der Verwendung oder der Wartung starken mechanischen Vibrationen oder Beschädigungen ausgesetzt sind, kann die Membran oder der Elektrolyt der Batterie beschädigt werden, was zu einem direkten Kontakt zwischen metallischem Lithium und Elektrolyt führt, eine exotherme Reaktion auslöst und letztendlich zu einer Explosion oder einem Brand führt.
Ladeproblem
Überladung: Die Schutzschaltung oder der Erkennungsschrank ist außer Kontrolle geraten, wodurch die Ladespannung höher ist als die Nennspannung der Batterie, was zu einer Zersetzung des Elektrolyten, heftigen Reaktionen im Inneren der Batterie und einem schnellen Anstieg des Innendrucks der Batterie führt, was zu einer Explosion führen kann.
Überstrom: Ein zu hoher Ladestrom kann dazu führen, dass Lithiumionen nicht genug Zeit haben, sich im Polstück einzunisten. Auf der Oberfläche des Polstücks bildet sich Lithiummetall, das in die Membran eindringt und einen direkten Kurzschluss zwischen dem Plus- und Minuspol sowie eine Explosion verursacht.
Abschluss
Ursachen für Lithiumbatterieexplosionen sind unter anderem interne Kurzschlüsse, thermisches Durchgehen, langfristige Überladung der Batteriezelle, externe Kurzschlüsse, hohe Temperaturen, mechanische Vibrationen oder Beschädigungen, Ladeprobleme und andere Faktoren. Daher ist es bei der Verwendung und Wartung von Lithiumbatterien erforderlich, die geltenden Sicherheitsvorschriften strikt einzuhalten, um die Sicherheit und Stabilität der Batterie zu gewährleisten. Gleichzeitig sind verstärkte Sicherheitsüberwachung und Präventivmaßnahmen wichtige Mittel, um Lithiumbatterieexplosionen zu verhindern.
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Beitragszeit: 24. Juli 2024