Das Aufquellen von Lithiumbatterien ist ein häufiges Problem, das auftritt, wenn durch chemische Reaktionen Gas im Inneren der Batterie entsteht. Überladung, physikalische Verformung und extreme Hitze sind wichtige Faktoren, die zum Aufquellen von Lithiumbatterien beitragen. Aufquellende Batterien bergen Sicherheitsrisiken und Umweltverschmutzung, daher sind eine ordnungsgemäße Handhabung und ein rechtzeitiger Austausch entscheidend.
Key Take Away
- Extreme Kälte, Hitze und Feuchtigkeit, Überladung, physikalische Verformung, Herstellungsfehler, Alterung und Ausfall der Batterie sind Gründe, die zum Anschwellen der Lithium-Ionen-Batterie führen.
- Der Einsatz intelligenter BMS- und Immersionskühlungstechnologie verhindert das Aufquellen von Lithiumbatterien. Zertifizierte Ladegeräte, regelmäßige Inspektionen und gute Ladegewohnheiten sind unerlässlich.
- Eine aufgeblähte Lithiumbatterie stellt eine Gefahr für die Umwelt und den Menschen dar. Befolgen Sie die ordnungsgemäßen Handhabungs- und Recyclingverfahren, um das Risiko zu minimieren.
Warum quellen Lithiumbatterien auf?
Das Ausbeulen von Lithiumbatterien ist auf Gasbildung in der Zelle oder einen abnormalen Druckanstieg zurückzuführen. Überladung, Überhitzung oder feuchte Umgebungsbedingungen, Herstellungsfehler und strukturelle Alterung der Batterie sind wesentliche Faktoren, die zum Ausbeulen der Batterie beitragen.
Überladung und physikalische Verformung
1. Langfristige Überladung. Dies erhöht den Innenwiderstand der Batterie und führt zu einer ungleichmäßigen Ausdehnung der Platten, was zu hohen Temperaturen im Inneren und zur Gasbildung führt.
2. Äußere Stöße führen zu einer Verformung der Batterie. Durch Einstiche, Extrusionen und Biegungen verformen sich die Elektroden und beschädigen den Separator, was zu einem Kurzschluss führt. Dadurch entstehen Wärme und Gas, was wiederum zu einer Ausbeulung der Batterie führt.
Feuchtigkeit und extreme Temperaturen
1. Lagern Sie Batterien in einer feuchten Umgebung. Dadurch dringt Feuchtigkeit in die Batterie ein und es kommt zu einer chemischen Reaktion mit dem Elektrolyt. Dadurch korrodieren die Elektrodenmaterialien und die Batteriezelle quillt auf.
2. Hohe Temperaturen beeinträchtigen die Batteriestabilität. Überhitzung erhöht die Aktivität der Batterieverbindungen und beschleunigt die Batteriealterung, wodurch Gase entstehen und sich die Lithiumbatterie ausdehnt.
3. Niedrige Temperaturen erhöhen die Viskosität des Elektrolyten und verlangsamen die Bewegung der Lithiumionen. Dies führt dazu, dass sich Lithiummetall auf der Oberfläche der negativen Elektrode absetzt und mit dem Elektrolyten reagiert, wobei Gas entsteht.
Herstellungsfehler
1. Ungleichmäßige Elektrodenbeschichtung. Dies führt zu einer ungleichmäßigen lokalen Stromdichte innerhalb der Batterie. Bereiche mit hoher Stromdichte erzeugen mehr Wärme, was zu lokaler Überhitzung und Ausbeulung der Lithium-Ionen-Batterie führt.
2. Ungenaue Elektrolytzufuhr. Zu viel Elektrolyt füllt das Innere der Batterie. Das entstehende Gas kann beim Laden und Entladen nicht richtig entweichen, was zu erhöhtem Innendruck und Ausbeulungen führt.
3. Schlechte Batterieversiegelung. Sauerstoff und Wasser in der Luft reagieren chemisch mit dem Elektrodenmaterial und dem Elektrolyt, was zu einer Schwellung des Batteriepacks führt.
Strukturelle Alterung oder Ausfall der Batterie
1. Alterung von Elektrode und Elektrolyt. Materialverlust an der Elektrode, Verschlechterung des Elektrolyts und der Wirkstoffe verringern die Batteriekapazität, was zu Gasansammlungen und einer aufgeblähten Batterie führt.
2. Ausfall des Batteriemanagementsystems (BMS). Das BMS überwacht den Lade- und Entladezustand der Batterie. Bei einem Ausfall kann es Ladespannung und -strom nicht mehr präzise steuern, was zu Überladung und beschleunigtem Anschwellen der Batterie führt.
Arten von Lithiumbatterien, die zum Aufquellen neigen
Basierend auf vorhandenen Forschungsergebnissen und realen Anwendungsdaten ist das Problem der Schwellung von Lithiumbatterien eng mit dem Batterietyp und den Materialeigenschaften verknüpft.
Vergleich der Lithiumbatterietypen nach Quellungsrisiko
Verschiedene Verpackungsstrukturen für Lithiumbatterien weisen erhebliche Unterschiede im Schwellungsrisiko auf:
| Batterietyp | Verpackungsmaterial | Expansionsrate | Typische Anwendungen |
| Beutelzelle | Aluminium-Kunststoff-Folie | Höchste (bis zu 15%) | Unterhaltungselektronik, einige Power-Batterien |
| Zylindrische Zelle | Stahl-/Aluminiumschale | Medium (5-8%) | Elektrowerkzeuge, einige Elektrofahrzeuge |
| Prismatische Zelle | Aluminiumlegierung | Niedrigste (3-5%) | Powerbatterien, Energiespeichersysteme |
Pouch-Zellen mit Aluminium-Kunststoff-Folienverpackung weisen die geringste Druckbeständigkeit auf. Der beim Laden/Entladen entstehende Innendruck führt leicht zu einer Ausdehnung der Hülle, wodurch die Zellen besonders anfällig für Schwellungen sind. Im Gegensatz dazu halten prismatische Zellen mit Metallhüllen dem Innendruck effektiv stand und weisen das geringste Schwellungsrisiko auf.
Materialeigenschaften, die das Aufquellen von Lithium-Ionen-Batterien beeinflussen
Die Quellneigung von Lithiumbatterien hängt eng mit den Materialeigenschaften zusammen. Sowohl die Anoden- und Kathodenmaterialien als auch der Elektrolyt können das Ausdehnungsverhalten und die Gasentwicklung maßgeblich beeinflussen.
| Kategorie | Material | Expansionsrate | Schwellungsrisiko / Hinweise |
| Anode | Graphite | ~ 10% | Stabil, weit verbreitet |
| Auf Siliziumbasis | Bis zu 300% | Extrem hohes Schwellungsrisiko | |
| Lithiumtitanat (LTO) | Fast keiner | Sehr stabil, aber geringe Energiedichte | |
| Kathode | NCM811 (ternär) | 6-8% | Mäßige Schwellung |
| LFP (Lithiumeisenphosphat) | 3-5% | Zersetzt sich bei hohen Temperaturen unter Freisetzung von Gas | |
| LCO (Lithium-Kobaltoxid) | ~ 5% | Hochstabil, quellbeständig | |
| Elektrolyt | LiPF6 | - | Zersetzt sich bei hohen Temperaturen unter Freisetzung von Gas |
| LiFSI | - | Zersetzt sich bei hohen Temperaturen, setzt Gas frei |
Die Kombination dieser Materialeigenschaften bestimmt die Neigung einer Batterie zum Aufquellen, wobei Siliziumanoden und LiPF6-Elektrolyte besonders risikoreiche Kombinationen darstellen.
Wie erkennt man eine Schwellung der Lithiumbatterie?
Aussehenskontrolle
- Direkte Beobachtung. Untersuchen Sie das Batteriegehäuse auf sichtbare Ausbuchtungen, Verformungen oder Beschädigungen. Achten Sie dabei besonders auf Kanten, Anschlüsse und Oberfläche. Lokale Ausbuchtungen im Gehäuse sind ein Zeichen für eine Ausbeulung.
- Veränderungen der Abstände. Überprüfen Sie die Verbindung zwischen Akku und Gerät auf vergrößerte Abstände oder ungewöhnliche Lockerheit oder Verformungen, die durch die Ausdehnung des Akkus verursacht werden.
Tasttest
- Drucktest: Drücken Sie leicht auf die Batterieoberfläche. Wenn Sie Klumpen, Unebenheiten oder ein Rascheln spüren, deutet dies auf einen Bruch der inneren Platte oder eine Gasansammlung hin. Beachten Sie das Risiko einer Ausbeulung der Lithium-Ionen-Batterie.
- Temperaturmessung. Eine abnormale Erwärmung kann ein Hinweis auf außer Kontrolle geratene interne chemische Reaktionen sein, die zu einem Anschwellen der Lithium-Ionen-Batterie führen können.
Verminderte Geräteleistung
- Plötzlicher Abfall der Akkulaufzeit. Wenn die Akkulaufzeit plötzlich um mehr als 30 % sinkt oder die Spannung nach einer Stunde vollständiger Aufladung und Nichtgebrauch um mehr als 10 % abfällt, kann die innere Struktur des Akkus beschädigt werden, was zu einer Ausbeulung führen kann.
- Anormales Laden: Langsame Ladegeschwindigkeit, starke Hitzeentwicklung während des Ladevorgangs oder ein loser Ladeanschluss bzw. schlechter Kontakt können mit einer Schwellung des Akkus zusammenhängen.
Ist eine aufgeblähte Batterie gefährlich?
Brand- und Explosionsgefahr
Aufgequollene Lithiumbatterien sind explosionsgefährdet und feuergefährlich. Sie stehen unter enormem Druck, wodurch die äußere Hülle platzt und brennbare Stoffe austreten. Sie neigen dazu, zu brennen und zu explodieren, wenn sie Flammen ausgesetzt werden oder hohe TemperaturenDarüber hinaus besteht bei ihnen auch die Gefahr eines internen Kurzschlusses, was die Explosionsgefahr weiter erhöht.
Leistungsminderung und Beschädigung des Geräts
Reduzierte Akkukapazität, verkürzte Lebensdauer und verringerte Ladeeffizienz sind die negativen Auswirkungen aufgeblähter Lithium-Akkus auf die Geräteleistung. Bei Drohnen drückt ein aufgeblähter Lipo-Akku die Batteriefachstruktur zusammen und beschädigt sie, was die Flugstabilität und Flugzeit verringert und die Sicherheit gefährdet.
Gesundheits- und Umweltgefahren
Eine aufgeblähte Batterie erzeugt schädliche Gase und stellt ein Gesundheitsrisiko dar. Personen, die diese Gase einatmen, können sich schwindelig fühlen und Atembeschwerden bekommen, was zu Schäden an den Atemwegen und dem Verdauungssystem führen kann. Der aus einer aufgeblähten Batterie austretende Elektrolyt ist ätzend und verursacht bei Hautkontakt Verbrennungen.
Aufgeblähte Lithiumbatterien stellen eine Umweltbelastung dar. Der ausgetretene Elektrolyt einer aufgeblähten Lithium-Ionen-Batterie ist ätzend und giftig und verunreinigt Boden und Wasserquellen. Schwermetalle wie Kobalt und Nickel in Batterien sind in der Natur schwer abbaubar, was zu einer Verschlechterung der Bodenfruchtbarkeit und zur Eutrophierung der Gewässer führt. Um die oben genannten Risiken zu minimieren, ist es sinnvoll, aufgeblähte Batterien zu einem professionellen Recyclingzentrum zu bringen.
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So verhindern Sie eine Schwellung Lithium-Ionen-Akku?
Durch geeignete Maßnahmen zur Verhinderung des Aufquellens von Lithiumbatterien wird nicht nur der sichere Betrieb der Geräte gewährleistet, sondern auch eine Verschmutzung der Umwelt durch Elektrolyt und Schwermetalle verhindert.
Fortschrittliche Technologien zur Verhinderung des Aufquellens von Lithiumbatterien
Einige überlegene Technologien spielen eine entscheidende Rolle bei der Verhinderung des Aufblähens von Lithium-Ionen-Batterien, indem sie den Status in Echtzeit überwachen und die Temperatur automatisch regeln.
1. Intelligentes Batteriemanagementsystem: Der kundenspezifische Lithium-Ionen-Akkupack ist mit einem BMS integriert, das Spannung, Temperatur und Innenwiderstand in Echtzeit überwacht und so Überladung und anormalen Stromfluss verhindert, um Ungleichgewichte bei den internen chemischen Reaktionen des Akkus zu vermeiden.
2. Immersionskühltechnologie. Es handelt sich um eine innovative Methode zur Wärmeableitung zur Verbesserung der Wärmemanagementfähigkeit eines Lithium-Akkupacks.
3. LiPo-Batteriezellen verfügen über PCB-Schutzplatinen, um Überladung, Überstrom und Kurzschlüsse zu verhindern, anormale Strom- und Spannungswerte zu überwachen und abzuschalten und einen gewissen Temperaturschutz zu bieten.
Best Practices zur Vermeidung von Lithium-Ionen Schwellung der Batterie
1. Überladung vermeiden. Das ständige Anschließen von Geräten schadet der Batterie. Länger geladene Batterien beschleunigen sogar ihre Alterung. Halten Sie den Ladezustand der Batterie während des Gebrauchs zwischen 20 % und 80 %.
2. Schützen Sie den Akku vor hohen Temperaturen. Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung. Akkus reagieren empfindlich auf extreme Hitze, die ihre Lebensdauer verkürzt.
3. Wählen Sie ein zertifiziertes Ladegerät. Unpassende oder minderwertige Ladegeräte erzeugen eine instabile Ausgangsspannung, die den Akku beschädigt. Auswahl eines benutzerdefinierten Ladegeräts vom Hersteller ist unbedingt erforderlich.
4. Führen Sie regelmäßige Inspektionen durch. Ungewöhnlicher Geruch, übermäßige Erwärmung und verkürzte Laufzeit sind Anzeichen für eine Ausbeulung der Lithium-Ionen-Batterie. Frühzeitige Erkennung und Behandlung mindern das Risiko.
Was tun mit einer aufgeblähten Lithiumbatterie?
Es ist wichtig, den aufgequollenen Lithium-Ionen-Akku so schnell wie möglich zu behandeln. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Problembehebung.
Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Umgang mit der Schwellung von Lithium-Ionen-Batterien
Schritt 1. Treffen Sie Vorbereitungen vor dem Entfernen
- Laden Sie aufgeblähte Lithiumbatterien nicht mehr auf. Die innere Struktur kann beschädigt sein. Bei fortgesetzter Verwendung kann es zu einem Kurzschluss kommen, was das Risiko erhöht.
- Tragen Sie zur Sicherheit Gummihandschuhe und eine Schutzbrille. Vermeiden Sie direkten Hautkontakt mit der Batterie, um Auslaufen und Korrosion zu verhindern.
- Platzieren Sie die erweiterte Lithiumbatterie in einer belüfteten und trockenen Umgebung und vermeiden Sie die Einwirkung hoher Temperaturen.
Schritt 2. Seien Sie beim Entfernen vorsichtig
- Entfernen Sie die Batterie und legen Sie sie in einen isolierten Behälter.
- Gehen Sie behutsam vor und vermeiden Sie es, die Batterie zu quetschen oder mit ihr zu kollidieren.
Schritt 3. Ordnungsgemäßes Recycling nach der Entfernung
- Werfen Sie es nicht einfach weg. Wenden Sie sich zur Entsorgung an die örtliche Umweltschutzbehörde oder das Recyclingzentrum für Elektroschrott.
Sicherheitshinweise zum Umgang mit aufgeblähten Lithiumbatterien
1. Vermeiden Sie Quetschungen und Stöße. Das Zusammendrücken einer expandierten Lithiumbatterie verursacht einen internen Kurzschluss, der sofort eine große Menge Energie freisetzt und möglicherweise eine Explosion verursacht.
2. Erhitzen Sie die aufgeblähte Lithiumbatterie nicht. Hohe Temperaturen beschleunigen die chemischen Reaktionen in der Batterie und machen sie sehr anfällig für Verbrennungen.
3. Zerlegen Sie eine erweiterte Batterie niemals selbst. Die Chemikalien in der Batterie reagieren heftig mit Luft, was eine sehr gefährliche Situation schafft.
Häufig gestellte Fragen zum Aufquellen von Lithiumbatterien
Wie lange hält eine aufgeblähte Batterie?
Eine genaue Vorhersage der Lebensdauer ist nicht möglich, da sie von verschiedenen Faktoren abhängt. Eine aufgeblähte Lithiumbatterie stellt ein Sicherheitsrisiko dar und kann innerhalb von Stunden bis Tagen weitere Schäden verursachen, wie z. B. interne Kurzschlüsse, Elektrolytaustritt oder sogar Feuer und Explosion. Wenn Sie eine aufgeblähte Lithiumbatterie entdecken, sollten Sie sie daher sofort außer Betrieb nehmen und gemäß den Sicherheitsvorschriften behandeln. Verwenden Sie sie niemals weiter und versuchen Sie nicht, sie zu reparieren.
Wie sieht eine aufgeblähte Lithiumbatterie aus?
Erstens: Gehäusewölbung. Das Akkugehäuse weist deutliche Wölbungen oder Schwellungen auf und ist rund oder oval. Zweitens: Der Akku hat stumpfe Kanten und Ecken. Ein normaler Akku hat scharfe Kanten und Ecken, aufgeblähte Akkus neigen jedoch zu Rundungen. Drittens: Oberflächenunebenheiten. Die gewölbte Akkuoberfläche weist Risse oder Beschädigungen auf. Viertens: Der Ladeanschluss des Akkus ist locker, verformt oder weist größere Lücken auf.
Wie entsorgt man eine aufgeblähte Lithiumbatterie?
Aufgeblähte Lithiumbatterien stellen ein Sicherheitsrisiko dar und erfordern sorgfältige Handhabung. Verwenden Sie aufgeblähte Lithiumbatterien nicht mehr. Zerlegen oder entsorgen Sie die Batterie nicht selbst. Die chemischen Reaktionen aufgeblähter Batterien sind instabil, und ihre Zerlegung ist gefährlich. Entsorgen Sie sie nicht im Hausmüll, um Umweltverschmutzung zu vermeiden. Wenden Sie sich an lokale Recyclingzentren für Batterien, Elektroschrott oder kommunale Sammelstellen.
Wie repariert man eine aufgeblähte Lithiumbatterie?
Eine Reparatur wird nicht empfohlen, da eine aufgeblähte Lithiumbatterie ein Sicherheitsrisiko darstellt. Eine aufgeblähte Lithiumbatterie beschädigt ihre innere Struktur. Bei fortgesetzter Verwendung kann es zu Explosionen, Bränden oder Elektrolytaustritt kommen, was die persönliche Sicherheit gefährdet. Ersetzen Sie die Batterien besser durch neue und entsorgen Sie gebrauchte Batterien über eine Recyclingstelle.
Wie lagert man eine aufgequollene Lithiumbatterie vorübergehend?
Lagern Sie aufgeblähte Batterien zur kurzfristigen Lagerung separat an einem trockenen, gut belüfteten Ort, fern von brennbaren Materialien und hohen Temperaturen. Umwickeln Sie die Batterieanschlüsse mit Isolierband, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Vermeiden Sie Quetschungen oder Stöße auf die Batterie, um ein Platzen zu verhindern.
Kann eine aufgeblähte Batterie explodieren, wenn sie nicht angeschlossen ist?
Ja, es besteht weiterhin Explosionsgefahr bei aufgequollenen Lithium-Ionen-Akkus aufgrund beschädigter Struktur. Quetschungen, Stöße, Temperaturschwankungen und Kurzschlüsse beschleunigen chemische Reaktionen im Akku, wodurch weitere Gase entstehen und eine Explosion möglich ist. Der aus dem geplatzten Akkugehäuse ausgetretene Elektrolyt kann bei Kontakt mit Luft ätzende Gase freisetzen, was die Explosionsgefahr erhöht.
