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Warum explodieren Lithium-Ionen-Akkus?


Während Lithium-Ionen-Akkus im Großen und Ganzen unglaublich sicher sind, entzünden sie sich sehr selten oder explodieren. Wenn es passiert, wie beim Galaxy Note 7 Fiasko von Samsung oder beim Laptop-Rückruf von HP, ist das immer eine große Neuigkeit. Also, was ist los und warum gehen Batterien manchmal mit einem Knall aus? Finden wir es heraus.

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Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkus - die Art von Batterie, die in Ihrem Laptop, Telefon, Tablet und so gut wie jedem anderen steckt moderne Gadgets, die Sie besitzen, sowie Elektroautos und Flugzeuge - sind verantwortlich für die Revolution der tragbaren Geräte. 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 einer Lithium-Ionen-Batterie?

Um zu verstehen, warum Lithium-Ionen-Batterien manchmal versagen, müssen Sie wissen, was unter der Lithium-Ionen-Batterie passiert Kapuze. In jeder Lithium-Ionen-Batterie befinden sich zwei Elektroden - die positiv geladene Kathode und die negativ geladene Anode -, die durch eine dünne Platte aus "mikroperforiertem" Kunststoff voneinander getrennt sind, so dass sich die beiden Elektroden nicht berühren. Wenn Sie eine Lithium-Ionen-Batterie laden, werden Lithiumionen durch Elektrizität von der Kathode durch die Mikroperforationen in dem Separator und einer elektrisch leitenden Flüssigkeit und zur Anode gedrückt. Wenn die Batterie entladen wird, geschieht das Umgekehrte mit den Lithiumionen, die von der Anode zu der Kathode fließen. Das ist die Reaktion, die Ihren Laptop antreibt.

Kleine Batterien, wie sie in Smartphones vorkommen, haben meist 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 macht eine Lithium-Ionen-Batterie explodieren?

Was Lithium-Ionen-Batterien so nützlich macht, ist das, was sie auch befähigt, Feuer zu fangen oder explodieren. Lithium ist sehr gut darin, Energie zu speichern. Wenn es als Rinnsal freigegeben wird, schaltet es den ganzen Tag Ihr Telefon an. Wenn es in einem Rutsch losgelassen wird, kann der Akku explodieren.

Dieser Lithium-Ionen-Akku einer Japan Airlines Boeing 787 ist 2013 in Flammen aufgegangen.

Die meisten Lithium-Ionen-Batteriebrände und -explosionen haben ein kurzes Problem Schaltung. Dies passiert, wenn der Kunststoffseparator versagt und die Anode und die Kathode berühren. Und wenn diese beiden zusammenkommen, beginnt die Batterie zu überhitzen.

Es gibt eine Reihe von Gründen, warum der Separator ausfallen kann:

  • Schlechte Konstruktions- oder Herstellungsfehler: Der Akku ist schlecht designt, wie beim Galaxy Hinweis 7. In diesem Fall war nicht genügend Platz für die Elektroden und den Separator in der Batterie vorhanden. Bei einigen Modellen, wenn die Batterie sich beim Laden etwas ausdehnte, verbog sich die Elektrode und verursachte einen Kurzschluss. Selbst eine gut ausgelegte Batterie kann versagen, wenn die Qualitätskontrolle nicht fest genug gehalten wird oder ein Defekt in der Fertigung vorliegt.
  • Externe Faktoren: Extreme Hitze ist fast garantiert ein Fehler. Batterien, die zu nahe an einer Wärmequelle liegen oder in einem Feuer stecken, sind dafür bekannt, dass sie explodieren. Ein anderer externer Faktor kann ebenfalls dazu führen, dass eine Lithium-Ionen-Batterie ausfällt. Wenn Sie Ihr Telefon zu stark fallen lassen (oder zu oft), besteht die Gefahr, dass Sie den Separator beschädigen und die Elektroden berühren. Wenn Sie die Batterie durchstoßen (entweder durch einen Unfall oder absichtlich), dann werden Sie fast sicher einen Kurzschluss verursachen.

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  • Ladegerät Probleme: Ein schlecht gebautes oder schlecht isoliertes Ladegerät kann auch eine Lithium-Ionen-Batterie beschädigen. Wenn das Ladegerät in der Nähe der Batterie kurzschließt oder Hitze erzeugt, kann es genug Schaden anrichten, um einen Fehler zu verursachen. Aus diesem Grund empfehlen wir, nur offizielle Ladegeräte (oder zumindest hochwertige Drittanbieter von namhaften Marken) zu verwenden. Lithium-Ionen-Batterien verfügen über integrierte Schutzvorrichtungen, um ein Überladen zu verhindern. Wenn diese Sicherheitsvorkehrungen sehr selten sind, ist eine Überladung eine sehr gute Möglichkeit, eine Batterie zu überhitzen.
  • Thermal Runaway und Multiple Cells: Für Einzelzellenbatterien wie die meisten Smartphones (das iPhone X hat eigentlich zwei Zellen) ist zwar nicht relevant, aber nur eine Batteriezelle muss ausfallen, damit die ganze Batterie leer ist. Sobald eine Zelle überhitzt, erhalten Sie einen Domino-Effekt namens "thermal runaway". Bei Batterien mit Hunderten von Zellen - wie beim Tesla Model S - kann thermisches Ausreißen ein großes Problem sein.

Auch wenn Sie nach dem Grund suchen Batterie manchmal scheitern färbt ein beängstigendes Bild, Lithium-Ionen-Batterien sind eine sichere und ausgereifte Technologie. Die Tatsache, dass es immer Neues gibt, wenn eine Batterie unerwartet explodiert, zeigt, wie selten ein Ereignis diese großen Fehler sind. Batteriehersteller stellen eine Vielzahl von Sicherheitsvorkehrungen bereit, um zu verhindern, dass Batterien versagen, oder um den Schaden, den ein Fehler verursachen kann, zumindest zu mindern.

Bildnachweis: wk1003mike / Shutterstock.com.


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