Während Lithium-Ionen-Batterien im Großen und Ganzen unglaublich sicher sind, fangen sie sehr gelegentlich Feuer oder explodieren. Wenn es passiert, wie beim Samsung Galaxy Note 7 Fiasko oder bei HP neuerer Laptop-Rückruf Es sind immer große Neuigkeiten. Also, was ist los und warum gehen Batterien manchmal mit einem Knall aus? Lass es uns herausfinden.
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Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien - die Art von Batterie, die sich in Ihrem Laptop, Telefon, Tablet und so ziemlich jedem anderen modernen Gerät befindet, das Sie besitzen, sowie Elektroautos und Flugzeuge - sind für die Revolution der tragbaren Geräte verantwortlich. Ohne Lithium-Ionen-Batterien wäre ich nicht in der Lage, diesen Artikel in einem Café zu 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-Batterien manchmal ausfallen, müssen Sie wissen, was unter der Haube vor sich geht. In jeder Lithium-Ionen-Batterie befinden sich zwei Elektroden - die positiv geladene Kathode und die negativ geladene Anode -, die durch eine dünne Folie aus „mikroperferiertem“ Kunststoff getrennt sind, die verhindert, dass sich die beiden Elektroden berühren. Wenn Sie eine Lithium-Ionen-Batterie laden, werden Lithium-Ionen durch Elektrizität von der Kathode über die Mikroperferationen im Separator und einer elektrisch leitenden Flüssigkeit zur Anode gedrückt. Wenn sich die Batterie entlädt, geschieht das Gegenteil, wenn die Lithiumionen von der Anode zur Kathode fließen. Dies ist die Reaktion, die Ihren Laptop antreibt.
Kleine Batterien, wie sie in Smartphones zu finden sind, haben normalerweise nur eine einzige Lithium-Ionen-Zelle. Größere Batterien, wie die in Laptops, haben normalerweise zwischen 6 und 12 Lithium-Ionen-Zellen. Die Batterien in Elektroautos und Flugzeugen können Hunderte von Zellen haben.
Was lässt eine Lithium-Ionen-Batterie explodieren?
Genau das, was Lithium-Ionen-Batterien so nützlich macht, gibt ihnen die Möglichkeit, Feuer zu fangen oder zu explodieren. Lithium kann sehr gut Energie speichern. Wenn es als Rinnsal veröffentlicht wird, wird Ihr Telefon den ganzen Tag mit Strom versorgt. Wenn alles auf einmal freigegeben wird, kann der Akku explodieren.
Die meisten Brände und Explosionen von Lithium-Ionen-Batterien sind auf ein Kurzschlussproblem zurückzuführen. Dies geschieht, wenn der Kunststoffabscheider ausfällt und Anode und Kathode berühren. Und sobald diese beiden zusammenkommen, beginnt sich die Batterie zu überhitzen.
Es gibt eine Reihe von Gründen, aus denen das Trennzeichen ausfallen kann:
- Schlechte Konstruktions- oder Herstellungsfehler: Die Batterie ist schlecht ausgelegt, wie beim Galaxy Note 7 . In diesem Fall war nicht genügend Platz für die Elektroden und den Separator in der Batterie. Bei einigen Modellen verbogen sich die Elektroden und verursachten einen Kurzschluss, wenn sich die Batterie beim Laden etwas ausdehnte. Selbst eine gut konzipierte Batterie kann ausfallen, wenn die Qualitätskontrolle nicht streng genug ist oder wenn ein Herstellungsfehler vorliegt.
- Externe Faktoren: Extreme Hitze führt garantiert zu einem Ausfall. Es ist bekannt, dass Batterien, die zu nahe an einer Wärmequelle liegen oder in einem Feuer gefangen sind, explodieren. Ein anderer externer Faktor kann ebenfalls zum Ausfall eines Lithium-Ionen-Akkus führen. Wenn Sie Ihr Telefon zu stark (oder zu oft) fallen lassen, besteht die Möglichkeit, dass Sie den Separator beschädigen und die Elektroden berühren. Wenn Sie die Batterie (versehentlich oder absichtlich) durchstoßen, verursachen Sie mit ziemlicher Sicherheit einen Kurzschluss.
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- Probleme mit dem Ladegerät: Ein schlecht hergestelltes oder schlecht isoliertes Ladegerät kann auch einen Lithium-Ionen-Akku beschädigen. Wenn das Ladegerät in der Nähe des Akkus kurzschließt oder Wärme erzeugt, kann es genug Schaden anrichten, um einen Ausfall zu verursachen. Deshalb empfehlen wir Verwenden Sie nur offizielle Ladegeräte (oder zumindest hochwertige Drittanbieter von renommierten Marken). Lithium-Ionen-Batterien verfügen über integrierte Schutzvorrichtungen, um ein Überladen zu verhindern. Wenn diese Sicherheitsvorkehrungen fehlschlagen, ist eine Überladung ein guter Weg, um eine Batterie zu überhitzen.
- Thermal Runaway und mehrere Zellen: Während dies für Einzelzellenbatterien wie die meisten Smartphones nicht relevant ist (das iPhone X verfügt tatsächlich über zwei Zellen), muss nur eine Batteriezelle ausfallen, damit die gesamte Batterie leer ist. Sobald eine Zelle überhitzt, erhalten Sie einen Dominoeffekt namens "Thermal Runaway". Bei Batterien mit Hunderten von Zellen - wie beim Tesla Model S - kann das thermische Durchgehen ein wirklich großes Problem sein.
Obwohl die Untersuchung, warum Batterien manchmal ausfallen, ein erschreckendes Bild ergibt, sind Lithium-Ionen-Batterien eine sichere und ausgereifte Technologie. Die Tatsache, dass es immer neu ist, wenn eine Batterie unerwartet explodiert, zeigt, wie selten diese großen Fehler auftreten. Die Batteriehersteller haben zahlreiche Sicherheitsvorkehrungen getroffen, um ein Versagen der Batterien zu verhindern oder zumindest den Schaden zu mindern, den ein Ausfall verursachen kann.
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