Als Lieferant von Li-Ionen-18650-Akkus bin ich schon seit geraumer Zeit intensiv in der Batteriebranche tätig. In diesem Blog teile ich Einblicke in das Risiko eines thermischen Durchgehens von Li-Ionen-18650-Akkus, ein Thema, das für jeden, der diese Stromquellen nutzt oder in Betracht zieht, von größter Bedeutung ist.
Grundlegendes zu Li-Ion-18650-Akkus
Li-Ion 18650-Akkus sind in verschiedenen Anwendungen allgegenwärtig, von Laptops und Elektrowerkzeugen bis hin zu Elektrofahrzeugen. Die Bezeichnung 18650 bezieht sich auf die Größe der Batterie: 18 mm Durchmesser und 65 mm Länge. Diese Batterien werden wegen ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und relativ geringen Selbstentladungsrate bevorzugt.
Allerdings besteht wie bei allen Lithium-Ionen-Batterien das Risiko eines thermischen Durchgehens. Thermal Runaway ist ein sich selbst beschleunigender Prozess, bei dem die in der Batterie erzeugte Wärme die an die Umgebung abgegebene Wärme übersteigt. Sobald es startet, steigt die Temperatur der Batterie schnell an, was zu einer Reihe chemischer Reaktionen führt, die dazu führen können, dass die Batterie überhitzt, sich entlüftet, Feuer fängt oder sogar explodiert.
Ursachen für thermisches Durchgehen in Li-Ionen-18650-Akkus
Überladung
Eine der häufigsten Ursachen für thermisches Durchgehen ist Überladung. Wenn ein Li-Ionen-Akku vom Typ 18650 überladen wird, werden die Lithiumionen in der Kathode mit hoher Geschwindigkeit herausgedrückt. Dies kann zur Bildung von Lithiummetalldendriten auf der Anode führen. Diese Dendriten können durch den Separator wachsen und einen internen Kurzschluss verursachen. Sobald ein Kurzschluss auftritt, fließt eine große Strommenge durch den kurzen Pfad, wodurch eine erhebliche Wärmemenge entsteht und ein thermisches Durchgehen ausgelöst wird.
Überladung
Auch eine Überentladung stellt ein Risiko dar. Bei einer Tiefentladung einer Batterie kann das Potenzial der Anode zu hoch werden, was zur Zersetzung des Elektrolyten führt. Bei dieser Zersetzung wird Wärme freigesetzt und es können auch Gase entstehen, die den Innendruck der Batterie erhöhen können. Im Extremfall kann der erhöhte Druck dazu führen, dass das Batteriegehäuse platzt und es zu einem thermischen Durchgehen kommt.
Externer Kurzschluss
Ein externer Kurzschluss kann auftreten, wenn der Plus- und Minuspol des Akkupacks versehentlich verbunden werden. Dadurch fließt ein großer Strom durch die Batterie und erzeugt eine hohe Wärmerate. Wenn die Wärme nicht schnell genug abgeführt werden kann, steigt die Batterietemperatur, was möglicherweise zu einem thermischen Durchgehen führt.
Mechanischer Missbrauch
Mechanischer Missbrauch wie Quetschen, Durchstechen oder Fallenlassen des Akkus kann die innere Struktur des Akkus beschädigen. Ein durchstochener Separator kann dazu führen, dass Anode und Kathode in direkten Kontakt kommen und so einen internen Kurzschluss entsteht. Ebenso kann eine zerdrückte Batterie dazu führen, dass sich die Elektroden verformen und kurzschließen, was zu einem thermischen Durchgehen führt.
Hohe Umgebungstemperatur
Auch hohe Umgebungstemperaturen können zum thermischen Durchgehen beitragen. Wenn die Umgebungstemperatur zu hoch ist, erhöht sich die Eigenerwärmung der Batterie. Die Batterie muss härter arbeiten, um ihre normale Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, und wenn die Wärmeableitung nicht ausreicht, steigt die Innentemperatur der Batterie, was das Risiko eines thermischen Durchgehens erhöht.
Thermisches Durchgehen erkennen und verhindern
Batteriemanagementsysteme (BMS)
Ein Batteriemanagementsystem ist eine entscheidende Komponente zur Verhinderung eines thermischen Durchgehens. Ein BMS überwacht die Spannung, den Strom und die Temperatur jeder Zelle im Akkupack. Es kann Überladung und Tiefentladung verhindern, indem die Batterie vom Lade- oder Entladekreis getrennt wird, wenn die Spannung einen sicheren Grenzwert erreicht. Darüber hinaus kann es ungewöhnliche Temperaturanstiege erkennen und Maßnahmen wie die Aktivierung eines Kühlsystems oder das Abklemmen der Batterie ergreifen, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern.
Wärmemanagementsysteme
Wärmemanagementsysteme sind darauf ausgelegt, die Batterie auf einer optimalen Temperatur zu halten. Zu diesen Systemen können Kühlkörper, Lüfter oder Flüssigkeitskühlsysteme gehören. Durch die Ableitung der im Normalbetrieb erzeugten Wärme verringern Wärmemanagementsysteme das Risiko eines thermischen Durchgehens.
Qualitätskontrolle in der Fertigung
Als Lieferant legen wir großen Wert auf die Qualitätskontrolle während des Herstellungsprozesses. Für die Elektroden, Separatoren und Elektrolyte verwenden wir hochwertige Materialien. Es gibt strenge Qualitätskontrollmaßnahmen, um sicherzustellen, dass jede Batteriezelle den erforderlichen Standards entspricht. Dazu gehören Tests auf interne Kurzschlüsse, ordnungsgemäße Abdichtung und gleichbleibende Leistung.
Unsere Li-Ionen-18650-Akku-Angebote
Wir bieten eine Reihe hochwertiger Li-Ionen-Akkus vom Typ 18650 an, um den unterschiedlichen Kundenanforderungen gerecht zu werden. Unser8000 mAh 18650 AkkuBietet eine große Kapazität für Anwendungen, die eine langanhaltende Leistung erfordern. DerLithium-Ionen-Akku 3,7 V 5200 mAheignet sich für Geräte, die mit Standardspannung betrieben werden und eine zuverlässige Stromquelle benötigen. Und unserLanglebige 5600-mAh-Leistungbietet ein Gleichgewicht zwischen Kapazität und Leistung.
Abschluss
Das Risiko eines thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Akkus des Typs 18650 stellt ein erhebliches Problem dar, kann jedoch mit dem richtigen Verständnis, der richtigen Erkennung und den entsprechenden Präventionsmaßnahmen effektiv bewältigt werden. Als Lieferant sind wir bestrebt, qualitativ hochwertige Akkus bereitzustellen, die sicher und zuverlässig sind. Wir investieren kontinuierlich in Forschung und Entwicklung, um die Sicherheitsmerkmale unserer Produkte zu verbessern.
Wenn Sie an unseren Li-Ionen-18650-Akkus interessiert sind oder Fragen zur Verhinderung von thermischem Durchgehen haben, können Sie sich gerne für die Beschaffung und weitere Gespräche an uns wenden. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten, um Ihren Energiebedarf sicher und effizient zu decken.
Referenzen
- Wang, J., Zhang, X. & Liu, J. (2019). Thermal Runaway-Mechanismus von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge: Ein Rückblick. Journal of Power Sources, 427, 268 - 283.
- Chen, Z. & Evans, JW (2017). Modellierung des thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Batterien. Zeitschrift der Electrochemical Society, 164(12), A2605 – A2612.
- Lu, L., Han, X., Li, J., Hua, J. und Ouyang, M. (2013). Ein Überblick über die Schlüsselthemen für das Lithium-Ionen-Batteriemanagement in Elektrofahrzeugen. Journal of Power Sources, 226, 272 - 288.
