Wenn Sie ein Smartphone, einen Laptop oder ein Elektrofahrzeug besitzen, sind Sie wahrscheinlich jeden Tag auf Lithium-Ionen-Batterien angewiesen. Aber wussten Sie, dass diese Batterien unerwartet Feuer fangen und Verletzungen oder Sachschäden verursachen können?
Es ist eine beunruhigende Tatsache, aber warum Lithiumbatterien Feuer fangen ist eine wichtige Frage für die Verbraucher. In diesem Leitfaden möchte ich als Fachmann Anbieter von Lithium-BatteriepacksIn diesem Artikel erkläre ich die wissenschaftlichen Hintergründe von Bränden mit Lithiumbatterien, zeige einige aktuelle Beispiele auf und gebe Tipps, wie man Brände verhindern kann.
Warum fangen Lithiumbatterien Feuer?
Lithium-Ionen-Batterien sind heutzutage aus gutem Grund allgegenwärtig - sie bieten viel Leistung in einem kleinen, leichten Paket. Bestimmte Schwachstellen machen sie jedoch anfällig für Überhitzung und Feuer unter den richtigen Bedingungen.
Hier sind die Hauptverursacher für Brände von Lithiumbatterien:
Thermisches Durchgehen
Die größte Gefahr ist das so genannte "thermische Durchgehen". Dabei handelt es sich um eine Kettenreaktion, bei der die Chemikalien im Inneren der Batterie durch die Hitze destabilisiert werden.
Wenn die Temperaturen im Inneren der Batterie weiter ansteigen, baut sich Druck auf. Schließlich reißt das Gehäuse der Batterie und setzt die brennbare Elektrolytflüssigkeit dem Sauerstoff aus.
Wenn sich der Elektrolyt entzündet, entsteht ein heftiges Feuer, das nur schwer zu löschen ist. Brände können innerhalb von Sekunden mehr als 1.000 Grad Celsius erreichen!
Ein thermisches Durchgehen ist wahrscheinlicher, wenn die Batterien überladen, durchstochen/beschädigt oder übermäßiger Hitze ausgesetzt sind.
Interne Kurzschlüsse
Die Ablagerung von Lithiummetall während des Ladens kann dazu führen, dass sich im Inneren der Batterie haarähnliche Strukturen bilden. Mit der Zeit durchdringen diese metallischen Dendriten den Separator und verursachen einen internen Kurzschluss zwischen den Elektroden.
Der hohe Stromfluss bei einem Kurzschluss erzeugt große Hitze. Wenn die Temperaturen außer Kontrolle geraten, kann es zu thermischem Durchgehen und Feuer kommen.
Herstellungsfehler
Manchmal gelangen bei der Produktion von Lithiumbatterien Verunreinigungen ins Innere. Diese herumfliegenden Metallpartikel können Kurzschlüsse und Brände verursachen.
Dünne oder defekte Separatoren sind ein weiterer Fabrikfehler, durch den Dendriten leichter eindringen können. Eine strenge Qualitätskontrolle ist notwendig, um zu verhindern, dass instabile Batterien das Fließband verlassen.
Externe Faktoren
Äußere Faktoren, wie z. B. physische Schäden, können direkt zu einem Ausfall der Batterie führen.
Zum Beispiel:
- Einwirkung hoher Umgebungstemperaturen auf die Batterie
- Eindringen oder Zerquetschen des Batteriegehäuses
- Versuch einer DIY-Demontage/Reparatur
All diese Maßnahmen können die Batterie im Inneren beschädigen und zu einer katastrophalen Überhitzung führen.
Probleme beim Aufladen
Die Verwendung fehlerhafter oder inkompatibler Ladegeräte ist eine weitere häufige Ursache für Brände von Lithiumbatterien.
Die Probleme umfassen:
- Schlechte Isolierung verursacht Funkenbildung/Erwärmung in der Nähe der Batterie
- Inoffizielle Ladegeräte überladen/schädigen den Akku mit der Zeit
- Moderne Lithium-Ionen-Batterien haben einen eingebauten Überladeschutz. Aber es ist immer noch unsicher, nicht zugelassene Ladegeräte zu verwenden.
- Bleiben Sie bei OEM-Adaptern.
Qualitativ minderwertige Komponenten
Angesichts der sinkenden Preise für Elektroautobatterien haben einige Hersteller bei wichtigen Komponenten gespart:
- Batterie-Management-Systeme (BMS)
- Interne Verdrahtung
- Kühlungssysteme
Dies beeinträchtigt die Sicherheit erheblich und erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei normalem Gebrauch.
Aktuelle Brände von Lithiumbatterien in den Nachrichten
Wir alle haben in letzter Zeit Berichte über in Flammen aufgegangene Telefone, Laptops oder Elektrofahrzeuge gehört. Warum scheint dies immer häufiger zu passieren?
Zum einen steigt die Nachfrage nach Lithiumbatterien weltweit sprunghaft an. Mehr Geräte als je zuvor sind auf Lithiumtechnologie angewiesen, was die Wahrscheinlichkeit von Brandfällen erhöht.
Die Bevölkerungsdichte ist ein weiterer Faktor, insbesondere in Städten, in denen Elektrofahrräder und -roller beliebt sind. Die Infrastruktur ist oft nicht für das gleichzeitige Aufladen von Millionen von Geräten ausgelegt.
Schauen wir uns einige bemerkenswerte Brände von Lithiumbatterien aus jüngster Zeit an:
New York City E-Bikes
Hunderte von Bränden in New York City wurden in den letzten Jahren mit Batterien von E-Bikes und E-Scootern in Verbindung gebracht. Diese Vorfälle hatten bisher tragischerweise über ein Dutzend Todesopfer zur Folge.
In der Stadt gibt es mehr als 10.000 Lieferradfahrer, die täglich auf Lithiumbatterien angewiesen sind. Unsachgemäße Ladepraktiken in überfüllten Wohngebäuden mit unzureichenden elektrischen Systemen haben diese Krise hauptsächlich verschärft.
Tesla Fahrzeugbrände
Elektrofahrzeuge liefern eindeutig die stromhungrigsten Lithiumbatterien, die die Verbraucher besitzen. Es ist keine Überraschung, dass diese Hochleistungsbatterien gelegentlich ausfallen, obwohl Tesla behauptet, dass das Brandrisiko im Vergleich zu Benzinautos immer noch geringer ist.
In einigen beunruhigenden Fällen sind Teslas spontan in Flammen aufgegangen, während sie geparkt und ausgeschaltet waren. Die Brände wurden wahrscheinlich durch thermisches Durchgehen aufgrund von Werksfehlern oder kleineren Kollisionen verursacht.
Energiespeichersysteme
Großbatterien liefern Backup-Strom für Gebäude und das Stromnetz, aber sie waren auch die Ursache für einige Großbrände. Ein bemerkenswertes Beispiel war die Explosion einer 2-Megawatt-Batterie in einer Anlage des öffentlichen Dienstes von Arizona im Jahr 2019, bei der mehrere Feuerwehrleute verletzt wurden.
Diese Beispiele machen deutlich, warum für die Lithiumbatterietechnologie strengere Vorschriften und Brandschutznormen erforderlich sind.
4 Tipps zur Verhinderung von Bränden von Lithiumbatterien
Glücklicherweise gibt es einige wichtige Maßnahmen, die Verbraucher und Hersteller ergreifen können, um die Brandgefahr durch Lithiumbatterien zu minimieren:
1. Vermeiden Sie gefälschte Ladegeräte und Zubehör
Viele Brände entstehen durch die Verwendung minderwertiger oder inkompatibler Ladegeräte. Verwenden Sie immer das mit dem Gerät gelieferte Ladekabel oder ein vom Hersteller empfohlenes Originalersatzteil.
2. Nicht zu viel verlangen
Auch wenn Lithiumbatterien über einen eingebauten Überladungsschutz verfügen, ist es dennoch ratsam, Geräte nach Abschluss des Ladevorgangs nicht die ganze Nacht am Netz zu lassen. Eine Überladung belastet die Batterien mit der Zeit.
3. Sorgfältig handhaben
Wenn Sie Ihr Telefon oder Ihren Laptop fallen lassen, können Lithiumbatterien auf eine Weise beschädigt werden, die nicht sichtbar ist. Beulen, merkwürdige Gerüche, Zischen oder Anzeichen von Auslaufen sind ein Warnsignal. Entsorgen Sie Akkus, die diese Warnzeichen aufweisen, auf sichere Weise.
4. Ordnungsgemäß lagern
Lassen Sie lithiumbetriebene Geräte nicht über längere Zeit in direktem Sonnenlicht oder an anderen heißen Orten liegen. Hohe Umgebungstemperaturen beschleunigen die chemischen Reaktionen im Inneren der Batterien und erhöhen das Brandrisiko.
Da sich die weltweite Nachfrage in den nächsten Jahren verdoppeln wird, muss die Lithiumbatterie-Industrie eindeutig an der Verbesserung der Standards arbeiten. Aber auch das Bewusstsein der Verbraucher für bewährte Praktiken kann viel bewirken.
Verstehen warum die Lithiumbatterie Feuer fängt ist der erste Schritt in Richtung Sicherheit. Wenn Hersteller und Nutzer gleichermaßen mehr Sorgfalt walten lassen, können wir darauf vertrauen, dass uns unsere Geräte nicht buchstäblich um die Ohren fliegen!
