Warum explodieren Lithium-Ionen-Batterien?
Obwohl Lithium-Ionen-Batterien insgesamt unglaublich sicher sind, fangen sie sehr selten Feuer oder explodieren. Wenn es passiert, wie beim Samsung Galaxy Note 7 Fiasko oder beim jüngsten Laptop-Rückruf von HP, sind das immer große Neuigkeiten. Was passiert also und warum gehen Batterien manchmal mit einem Knall aus? Lass es uns herausfinden.
Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien - die Art von Batterie, die sich in Ihrem Laptop, Handy, Tablet und so ziemlich jedem anderen modernen Gerät, das Sie besitzen, sowie Elektroautos und Flugzeugen befinden - sind für die Revolution des tragbaren Geräts verantwortlich. Ohne Lithium-Ionen-Akkus könnte ich diesen Artikel nicht in einem Café schreiben. Stattdessen muss ich die ganze Zeit an eine Stromquelle angeschlossen sein.
Was steckt in einem Lithium-Ionen-Akku??
Um zu verstehen, warum Lithium-Ionen-Akkus manchmal ausfallen, müssen Sie wissen, was unter der Haube passiert. In jeder Lithium-Ionen-Batterie befinden sich zwei Elektroden, die positiv geladene Kathode und die negativ geladene Anode, die durch eine dünne Lage „mikroperferierten“ Kunststoffs getrennt sind, der eine Berührung der beiden Elektroden verhindert. Wenn Sie einen Lithium-Ionen-Akku laden, werden Lithiumionen durch Elektrizität von der Kathode durch die Mikroperferationen im Separator und ein elektrisch leitfähiges Fluid zur Anode gedrückt. Wenn sich die Batterie entlädt, geschieht dies umgekehrt mit den Lithiumionen, die von der Anode zur Kathode fließen. Dies ist die Reaktion, die Ihren Laptop antreibt.
Kleine Batterien, wie sie bei Smartphones üblich sind, verfügen normalerweise nur über eine einzige Lithium-Ionen-Zelle. Größere Akkus wie bei Laptops haben normalerweise zwischen 6 und 12 Lithium-Ionen-Zellen. Die Batterien in Elektroautos und Flugzeugen können Hunderte von Zellen enthalten.
Was macht einen Lithium-Ionen-Akku explodieren??
Was Lithium-Ionen-Akkus so nützlich macht, ist auch die Fähigkeit, Feuer zu fangen oder zu explodieren. Lithium ist beim Speichern von Energie wirklich großartig. Wenn es als Trickle veröffentlicht wird, versorgt es Ihr Telefon den ganzen Tag. Wenn der Akku auf einmal freigegeben wird, kann die Batterie explodieren.
Dieser Lithium-Ionen-Akku aus einer Boeing 787 von Japan Airlines wurde 2013 in Brand gesetzt. Die meisten Feuerungen und Explosionen der Lithium-Ionen-Batterie verursachen ein Kurzschlussproblem. Dies geschieht, wenn der Kunststoffseparator ausfällt und Anode und Kathode berühren können. Sobald die beiden zusammenkommen, beginnt die Batterie zu überhitzen.
Es gibt verschiedene Gründe, warum das Trennzeichen fehlschlagen kann:
- Unzulässiges Design oder Herstellungsfehler: Der Akku ist, wie beim Galaxy Note 7, schlecht aufgebaut. In diesem Fall war nicht genügend Platz für die Elektroden und das Separator im Akku. Bei einigen Modellen verbogen sich die Elektroden und verursachten einen Kurzschluss, wenn sich die Batterie beim Aufladen etwas dehnte. Sogar eine gut konzipierte Batterie kann versagen, wenn die Qualitätskontrolle nicht eng genug gehalten wird oder ein Defekt in der Fertigung vorliegt.
- Externe Faktoren: Es ist fast garantiert, dass extreme Hitze einen Ausfall verursacht. Es ist bekannt, dass Batterien, die zu nahe an einer Wärmequelle liegen oder von einem Feuer erfasst werden, explodieren. Ein anderer externer Faktor kann auch dazu führen, dass ein Lithium-Ionen-Akku ausfällt. Wenn Sie Ihr Telefon zu fest fallen lassen (oder zu oft), besteht die Möglichkeit, dass Sie das Separator beschädigen und die Elektroden berühren. Wenn Sie den Akku (versehentlich oder absichtlich) durchbohren, verursachen Sie höchstwahrscheinlich einen Kurzschluss.
- Probleme mit dem Ladegerät: Ein schlecht hergestelltes oder schlecht isoliertes Ladegerät kann auch einen Lithium-Ionen-Akku beschädigen. Wenn das Ladegerät in der Nähe der Batterie kurzgeschlossen wird oder Wärme erzeugt, kann es ausreichend beschädigt werden, um einen Ausfall zu verursachen. Aus diesem Grund empfehlen wir, nur offizielle Ladegeräte (oder zumindest qualitativ hochwertige Fremdfabrikate von renommierten Marken) zu verwenden. Lithium-Ionen-Akkus verfügen über integrierte Schutzvorrichtungen, um ein Überladen zu verhindern. Wenn diese Sicherheitsvorkehrungen ausfallen, ist Überladung eine sehr gute Möglichkeit, eine Batterie zu überhitzen.
- Thermisches Durchgehen und mehrere Zellen: Obwohl dies für Einzelzellenbatterien, wie sie bei den meisten Smartphones üblich sind, nicht relevant ist (das iPhone X hat tatsächlich zwei Zellen), muss nur eine Batteriezelle ausfallen, damit die gesamte Batterie ausfällt. Sobald eine Zelle überhitzt ist, erhalten Sie den Domino-Effekt "thermisches Durchgehen". Bei Batterien mit Hunderten von Zellen, wie denjenigen des Tesla-Modells, kann das S-Thermal-Durchgehen ein wirklich großes Problem darstellen.
Obwohl die Untersuchung, warum die Batterie manchmal ausfällt, ein beängstigendes Bild ergibt, sind Lithium-Ionen-Batterien eine sichere und ausgereifte Technologie. Die Tatsache, dass es immer wieder Neuigkeiten sind, wenn eine Batterie explodiert, zeigt unerwartet, wie selten ein Ereignis diese großen Ausfälle darstellt. Batteriehersteller setzen viele Sicherheitsvorkehrungen ein, um das Versagen der Batterien zu verhindern oder zumindest den Schaden zu mindern, den ein Ausfall verursachen kann.
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