Explosionsstatistik für Lithium-Ionen-Batterien - Analyse, Lösungen, Chancen und Herausforderungen

Lithium-Ionen-Batterien sind heutzutage in fast allen elektronischen Geräten vorhanden. Von Smartphones über Drohnen bis hin zu Elektrofahrzeugen. Lithium-Ionen-Batterien haben viele Vorteile, die sie zur ersten Wahl machen. Vorteile wie hohe Energiedichte, stabile Leistung und Ausgangsspannung, lange Lebensdauer im Vergleich zu anderen Batterien und geringere Auswirkungen auf die Umwelt als bei anderen Batterien und Energiequellen.

Es gibt jedoch viele Herausforderungen, denen sich Lithium-Ionen-Batterien gegenübersehen. Lithium-Ionen-Batterien reagieren empfindlich auf verschiedene Bedingungen wie hohe Temperaturen, Abstürze, Überladung, Überentladung, Kurzschlüsse und Durchstiche. Alle diese Bedingungen können zur Explosion einer Lithium-Ionen-Batterie führen. Darüber hinaus sind die äußeren Komponenten der Lithium-Ionen-Batterien wie Kunststoffverpackungen, Separatoren und sogar der Elektrolyt extrem brennbar. All dies macht die Explosion einer Lithium-Ionen-Batterie noch gefährlicher, da sie zusätzlich zur Explosion Feuer fängt.

Analyse von Explosionsfällen mit Lithium-Ionen-Batterien

Im Laufe der Jahre gab es einige Vorfälle von Explosionen von Lithium-Ionen-Batterien. Unabhängig von der Form der Lithium-Ionen-Batterien haben sie alle die gleiche chemische Zusammensetzung. Sie sind für eine hohe Ausgangsleistung bei minimalem Gewicht und minimaler Größe ausgelegt. Seit Li-Ion sind Batterien extrem leicht; Seine Komponenten bestehen aus dünnen Trennwänden zwischen den Zellen und einer dünnen äußeren Hülle. Lithium als Element ist hochreaktiv. Da die Trennwände oder Beschichtungen sehr zerbrechlich sind. Wenn sich die Batterie durchstößt, entzündet sich die Batterie daher spontan. Dies liegt daran, dass beim Durchstechen eines Li-Ionen-Akkus ein Kurzschluss auftritt. Dies erzeugt einen Funken, der das hochreaktive Lithium im Inneren entzündet. Hinzu kommt die Exposition gegenüber Sauerstoff in der Luft, was die Situation verschlimmern wird.

Die US Fire Administration hat erklärt, dass Lithium-Ionen-Batterien die Hauptursache für mindestens 195 separate Brände und Explosionen sind, die im Zeitraum 2009 bis 2017 aufgetreten sind.

Vorfall des Laptop-Akkus 2016

Im Jahr 2016 berichteten mehrere Kunden, dass ein bestimmter Akku für einen HP-Laptop in Brand geriet und explodierte. Der gemeinsame Faktor zwischen diesen Batterien war, dass sie bei Amazon gekauft wurden. Nach der Untersuchung des Vorfalls stellte sich heraus, dass die Hersteller dieser Batterie keine guten Materialien für die Batterien verwendeten, was wiederum dazu führte, dass die Batterien beim Laden überhitzt und explodierten. Bei diesem Vorfall wurde mindestens eine Person verletzt. Er heißt Nicholas Jones.

Smartphone-Explosion 2016

Im Jahr 2016 erlitt ein Student der Rowan University namens David Jarret Verbrennungen ersten, zweiten und dritten Grades, nachdem sein Smartphone in seiner Tasche explodiert war. Diese Explosion war auf ein fehlerhaftes Design der Elektroden des im Smartphone verwendeten Lithium-Ionen-Akkus zurückzuführen. Diese Konstruktion führte zu einer Überhitzung der Batterie während der Entladung - wenn sie verwendet wird -, wodurch sich das Lithium im Inneren entzündete und das Feuer verursachte.

Vape Pen Explosion 2017

Kyle Malone, ein Bewohner von Rhode Island, hat durch die Explosion des lithium-ionen-akkus, den er in der Tasche für seinen Vape Pen gekauft hat, extreme Verletzungen erlitten. Die Batterien explodierten, während er sie über eine Powerbank auflud. Obwohl die Power Bank mit der Batterie kompatibel ist, weil die Batterie durchstoßen wurde. Die Punktion war so winzig, dass niemand es bemerkt hat. Beim Laden der Batterie begann Sauerstoff über die kleine Punktion einzutreten, die mit dem aktiven Lithium in der Batterie reagierte. Dies verursachte einen Funken, der im Gegenzug die Entzündung des Lithiums verursachte und eine katastrophale Explosion verursachte, die Kyle sein Bein verursachte.

Alle vorherigen sind einige Beispiele für Fälle, in denen eine Lithium-Ionen-Batterie explodiert ist. Es gibt verschiedene Gründe, die diese Explosionen verursacht haben. Dies sind jedoch definierte Gründe wie Überhitzung, Überladung, durchstoßene Batterie usw.

Lösungen der Lithium-Ionen-Batterieexplosion

Es gibt einige Schritte, die Sie unternehmen können, um sicherzustellen, dass Ihr Lithium-Ionen-Akku einwandfrei funktioniert, und um das Explosionsrisiko auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Schritte sind:

· Laden Sie Ihre Batterien bei Raumtemperatur auf

Hitze ist das Schlimmste, was einem Li-Ionen-Akku beim Laden passieren kann. Das heißt, wenn Ihr Auto heiß ist, laden Sie Ihr Telefon nicht auf, sondern warten Sie, bis die Klimaanlage einschaltet, und laden Sie dann den Akku auf.

· Wählen Sie einen Li-Ionen-Akku mit hoher Kapazität, anstatt Ersatzbatterien mitzunehmen

Lade- und Entladezyklen in einem Li-Ionen-Akku sind grundsätzlich eine chemische Reaktion. Unabhängig davon, ob Sie die Batterie verwenden oder nicht, tritt die chemische Reaktion auf. Der Unterschied ist die Geschwindigkeit, mit der die chemische Reaktion stattfindet. Aus diesem Grund ist ein Akku mit hoher Kapazität besser als zwei Akkus mit mittlerer bis niedriger Kapazität. Ein Li-Ionen-Akku mit hoher Kapazität hat möglicherweise eine längere Lebensdauer als zwei Akkus mit mittlerer bis niedriger Kapazität zusammen.

· Führen Sie Teilentladungen durch und vermeiden Sie vollständige Entladungen so weit wie möglich

Li-Ionen-Akkus haben keinen sogenannten Ladungsspeicher. Dies bedeutet, dass keine tiefen Entladezyklen erforderlich sind. Experten zufolge ist es besser, Teilentladungszyklen als vollständige zuzulassen, um die Lebensdauer des Li-Ionen-Akkus zu erhalten.

Einmal im Monat ist es jedoch besser, eine vollständige Entladung durchzuführen. Lassen Sie den Li-Ionen-Akku bis zum Abschaltpunkt entladen und laden Sie ihn dann erneut zu 100% auf. Obwohl die Teilentladung vorteilhaft ist, erzeugt sie einen Zustand, der als digitaler Speicher bezeichnet wird. Dieser Zustand verringert die Genauigkeit der Leistungsanzeige des Geräts. Dadurch wird die Leistungsanzeige neu kalibriert.

· Laden Sie einen vollständig entladenen Li-Ionen-Akku nicht auf

Wenn ein Lithium-Ionen-Akku vollständig entladen ist, bedeutet dies, dass die Entladung unter 2,5 Volt pro Zelle liegt. Es gibt einen eingebauten Sicherheitskreis, der die Batterie öffnet und verriegelt. Wenn Sie Ihr herkömmliches Ladegerät angeschlossen haben, erscheint Ihnen der Akku leer. Wenn Sie jemals auf diesen Zustand gestoßen sind, wenden Sie sich an einen Spezialisten, um dieses Problem zu lösen. Wenn das Li-Ion diesen Zustand erreicht, laden nur Batterieanalysatoren mit Boost-Funktion die Batterie auf.

Wenn der Li-Ionen-Akku vollständig entladen gelagert wurde, laden Sie ihn aus Sicherheitsgründen nicht auf. Wenden Sie sich stattdessen an Ihren örtlichen Spezialisten.

· Wenn Sie einen Li-Ionen-Akku zu 40% aufladen und an einem trockenen Ort aufbewahren

Einer der Gründe für die verkürzte Lebensdauer Ihres gespeicherten Akkus ist, dass Sie ihn vollständig aufgeladen aufbewahren. Der beste Weg, einen Li-Ionen-Akku aufzubewahren, besteht darin, ihn zu etwa 40% aufzuladen und dann an einem kühlen Ort aufzubewahren. Laden oder entladen Sie Ihren Li-Ionen-Akku also zu 40%, wickeln Sie ihn in einen Isolierbeutel oder Stoff und lagern Sie ihn in Ihrem Kühlschrank (nicht im Gefrierschrank).

Chancen und Herausforderungen von Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien haben unsere Sicht auf Energiequellen verändert. Sie sind sauber, zuverlässig und liefern einen hohen Energiegehalt. Sie sind einfach herzustellen, billig herzustellen und vor allem sind Lithium-Ionen-Batterien umweltfreundlich.

Es gibt jedoch einige Herausforderungen bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Einige dieser Herausforderungen sind:

· Lithium ist ein sehr reaktives Material, insbesondere wenn es mit Sauerstoff reagiert.

· Aufgrund der geringen Größe von Lithium-Ionen-Batterien sind die inneren Schichten dünn, was wiederum eine Beschädigung der Batterie so einfach macht.

· Es gibt weltweit nicht genug Co-Material, um die Anforderungen des Marktes zu erfüllen.

· Die Laderate ist insbesondere bei Elektrofahrzeugen relativ langsam.

· Nur 50% der Batterie können recycelt werden.

An all diesen Herausforderungen arbeiten Wissenschaftler, um sie zu lösen. Für einige von ihnen gibt es einige primitive Lösungen. Es gibt jedoch keine konkrete endgültige Lösung für alle. Die meisten Forscher und Forschungseinrichtungen sind optimistisch, dass all diese Probleme in naher Zukunft gelöst werden.