Der stetig wachsende Verbrauch von Lithium-Ionen-Batterien

Der wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akku wurde in den neunziger Jahren erfunden. Seitdem sind sie aufgrund der interessanten Vorteile, die sie bieten, in vielen Branchen weit verbreitet. Lithium-Ionen-Batterien sind leicht (Li ist das leichteste Metall im Periodensystem), sehr leistungsstark und langlebig.

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien steigt exponentiell. Der weltweite Lithium-Ionen-Batteriemarkt erzielte im Jahr 2018 einen beachtlichen Umsatz von 41,20 Mrd. USD und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um mehr als 10% zulegen.

In den letzten Jahren haben die Automobilhersteller eine enorme Zunahme von Elektrofahrzeugen verzeichnet. Die Europäische Kommission hat die nachstehenden Zahlen zum weltweiten Angebot und zur weltweiten Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge veröffentlicht, die sich auf die Gegenwart und die Zukunft beziehen .

Es ist unsere Liebesbeziehung zu elektronischen Geräten in Kombination mit dem Bedarf an erneuerbarer Energie, die zu einem massiven Mehrverbrauch geführt hat. Lithium-Ionen-Batterien bieten uns viele Vorteile. Sie haben eine überlegene Nutzkapazität, sie laden sich schnell und effizient auf, sie sind kompakt und leicht und haben eine verlängerte Batterielebensdauer.

Lithium-Ionen-Akku scheint die ideale Lösung zu sein, um unser Leben komfortabler und unsere Welt langlebiger zu machen. Es gibt jedoch einen großen Nachteil, der darin besteht, dass Lithiumbatterien lebensbedrohlich sein können.

Warum sind diese Batterien so gefährlich?

Ein Teil des Problems ergibt sich aus dem, was sie so beliebt macht: Sie haben eine Menge Power für ihre Größe. Bei einem Kurzschluss können sie sich jedoch überhitzen und eine Kettenreaktion, die als „thermisches Durchgehen“ bezeichnet wird, auslösen. Dabei kommt es zu einem Kaskadeneffekt, bei dem sie sehr hohe Temperaturen erreichen und Rauch und giftige Gase entwickeln, die ein Feuer oder eine Explosion auslösen können, insbesondere wenn sie Mit anderen Lithiumbatterien fest verpackt.

Ein thermisches Durchgehen kann verursacht werden durch:

• Schlechte Herstellung, schlechtes Design

• Externe Heizung

• Überladung

• Überentladung

• Hochstromladung

• Strukturelle Schäden

• Crush

• Externer Kurzschluss

Was passiert hier genau? ede Lithium-Ionen-Batterie hat zwei Elektroden - es gibt die positiv geladene Kathode und die negativ geladene Anode. Sie sind durch eine dünne Schicht aus mikroperferiertem Kunststoff voneinander getrennt. Beim Laden der Batterie wandern Lithiumionen von der Kathode durch die winzigen Löcher des Separators und einer elektrisch leitenden Flüssigkeit zur Anode. Das Gegenteil passiert, wenn Sie den Akku entladen und diese Reaktion das elektrische Gerät antreibt.

Aufgrund von schlechtem Design, Herstellungsfehlern oder mehreren externen Missbrauchsfaktoren (wie oben beschrieben) kann der Separator ausfallen. In diesem Fall treten Anode und Kathode in Kontakt und sobald sie zusammen sind, beginnt sich die Batterie zu überhitzen. Die Batterie beginnt zu zischen, sich auszudehnen und Elektrolyt auszulaufen. Die Überhitzung löst eine unkontrollierbare, explosive Freisetzung elektrischer Energie aus, die Rauch, brennbares Gas, Hitze (bis zu 600 ° C bis 1000 ° C), Feuer, Explosion oder einen Sprühnebel brennbaren Elektrolyten erzeugt. Vor der Verbrennung der Zelle tritt kurzzeitig eine Fackel auf (~ 1 Sek.). Der Einfluss der energetischen Freisetzung hängt direkt von der gespeicherten Energiemenge und dem Batterietyp ab.