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Was löst ein thermisches Durchgehen bei Lithium-Ionen-Batterien aus?

Datum:2024-04-25
Lithium-Ionen-Batterien werden in Elektronikgeräten, Telekommunikation, Elektrowerkzeugen, Pkw und Lkw, Energiespeichern für Stromnetze und vielen weiteren Bereichen eingesetzt. Aus dem Alltag sind Lithiumbatterien heute kaum noch wegzudenken. Gleichzeitig gibt es immer wieder Berichte über Brände von Lithium-Ionen-Batterien.  Grundsätzlich gilt jedoch: Lithiumbatterien sind sicher, wenn sie korrekt verwendet und gehandhabt sowie alle Anweisungen und Warnhinweise beachtet werden. 
Beschädigte oder instabile Batterien sowie falsche Verwendung, Ladung, Entladung oder Handhabung können zu Überhitzung, Brand oder Ausfall führen.
Mehrere Faktoren können bei Lithium-Ionen-Batterien ein thermisches Durchgehen auslösen
1.Überladung: Eine übermäßig hohe Ladespannung oder ein zu hoher Ladestrom kann zu einer starken inneren Wärmeentwicklung und möglicherweise zu einem thermischen Durchgehen führen.

sicheres Laden von Lithium-Ionen-Batterien
2.Tiefentladung: Wird eine Lithium-Ionen-Batterie unterhalb des empfohlenen Spannungsbereichs entladen, können die Elektroden irreversibel beschädigt werden. Dies kann interne Kurzschlüsse und thermisches Durchgehen verursachen.

sicheres Entladen von Lithium-Ionen-Batterien
3.Mechanische Beschädigung: Äußere Stöße oder Einstiche können die innere Struktur der Batterie beschädigen und Kurzschlüsse sowie thermisches Durchgehen verursachen.

Beschädigung von Lithium-Ionen-Batterien
4.Fertigungsfehler: Verunreinigungen im Elektrolyten oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Elektroden können die Integrität der Batterie beeinträchtigen und das Risiko eines thermischen Durchgehens erhöhen. Ungleichmäßige Elektrodenbeschichtung oder unterschiedliche Elektrodendicken können lokale Hotspots verursachen und das Risiko weiter erhöhen.

Sicherheit bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien
5.Hohe Temperaturen: Hohe Temperaturen während des Ladens oder des Betriebs in heißer Umgebung können chemische Reaktionen innerhalb der Batterie beschleunigen und thermisches Durchgehen auslösen.

Temperatursicherheit von Lithium-Ionen-Batterien
6.Falsche oder inkompatible Verwendung: Der Einsatz mit nicht kompatiblen Geräten oder Ladegeräten, das Überschreiten empfohlener Spannungs-, Strom- oder Temperaturgrenzen, das Zerlegen oder Verändern des Batteriepacks, die Missachtung von Herstellerangaben sowie der Einsatz gefälschter oder minderwertiger Batterien können thermisches Durchgehen verursachen.

sichere Batterieverwendung
7.Lagerung: Verunreinigungen aus der Lagerung oder der Umgebung können mit Batteriekomponenten reagieren und Instabilität sowie thermisches Durchgehen verursachen. Auslaufender Elektrolyt kann mit Feuchtigkeit oder Luft reagieren und Wärme freisetzen. Äußere Wärmequellen wie Flammen oder Hochtemperaturumgebungen können zu schneller Erwärmung führen. Eine hohe Luftfeuchtigkeit kann zudem das Eindringen von Feuchtigkeit, den Abbau des Elektrolyten und thermisches Durchgehen begünstigen.


sichere Lagerung von LiPo-Batterien
8.Externe Kurzschlüsse: Fehlerhafte Verkabelung, beschädigte Steckverbinder oder Metallteile können externe Kurzschlüsse verursachen, interne Schutzmechanismen umgehen und thermisches Durchgehen auslösen.

externe Kurzschlüsse
9.Alterung: Mit zunehmendem Alter der Lithium-Ionen-Batterie können sich Elektrodenmaterialien abbauen und Alterungsprodukte ansammeln, wodurch das Risiko eines thermischen Durchgehens steigt.

Alterung von Lithium-Ionen-Batterien
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