Sicherheit von Lithiumbatterien: Die kritischen Gefahren von Überladung und Tiefentladung

Lithiumbatterien werden heutzutage häufig in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in Mobiltelefonen, Laptops und Elektrofahrzeugen. Dank ihrer Vorteile wie hoher Energiedichte und langer Lebensdauer sind sie die bevorzugte Energiequelle für viele elektronische Produkte. Überladung und Tiefentladung beeinträchtigen jedoch die Sicherheit von Lithiumbatterien erheblich und können sogar zu Unfällen führen und Leben und Eigentum gefährden. Welche Gefahren bergen Überladung und Tiefentladung?

Überladung bezeichnet das zu lange Laden einer Lithiumbatterie, wodurch ihre normale Ladekapazität überschritten wird. Während des normalen Ladevorgangs ist die elektrochemische Reaktion in der Batterie kontrollierbar, doch durch Überladung wird dieses Gleichgewicht gestört. Mit fortschreitender Überladung steigt die Lithiumionenkonzentration an der Oberfläche der negativen Elektrode zu stark an und beginnt sich abzulagern und Lithiumdendriten zu bilden. Diese Lithiumdendriten wirken wie scharfe Messer, die das Innere der Batterie gewaltsam zerschneiden. Sobald sie die Membran durchstoßen, verursachen sie einen Kurzschluss in der Batterie. Im Moment des Kurzschlusses wird große Wärme erzeugt, und die Batterietemperatur steigt stark an, was zu einer Verbrennung oder sogar Explosion führen kann. Darüber hinaus führt Überladung zur Zersetzung des Elektrolyten, zur Gasbildung und zum Druckanstieg in der Batterie. Überschreitet der Druck die Grenzwerte des Batteriegehäuses, wölbt sich die Batterie oder platzt sogar, und es treten schädliche Substanzen aus, die die Umwelt verschmutzen und die menschliche Gesundheit gefährden.

Auch eine Tiefentladung ist nicht zu unterschätzen. Wenn eine Lithiumbatterie tiefentladen wird und die Entladeschlussspannung unter die angegebene Mindestspannung fällt, sinkt das Oberflächenpotenzial der negativen Elektrode stark ab, was eine Reihe von Nebenwirkungen auslöst. Das organische Lösungsmittel in der Batterie beginnt sich zu zersetzen, was zu irreversiblen chemischen Veränderungen führt. Dies führt zu Leistungsabfall, Kapazitätsverlust, erhöhtem Innenwiderstand und weiteren Problemen. Darüber hinaus wird die Membran beschädigt, was das Risiko interner Kurzschlüsse erhöht. In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen kann eine Tiefentladung zudem zum Gefrieren des Elektrolyten führen, was die Ionenübertragung weiter behindert und beim anschließenden Laden leicht zu lokaler Überhitzung führt, was die Batteriesicherheit gefährdet.

Der sichere Umgang mit Lithiumbatterien ist in allen Lebensbereichen wichtig. Um die schwerwiegenden Folgen von Überladung und Tiefentladung zu vermeiden, sind wirksame Maßnahmen erforderlich. Vermeiden Sie im Alltag längeres Dauerladen. Verwenden Sie am besten das Original-Ladegerät des Herstellers. Diese Ladegeräte sind in der Regel mit einem Überladeschutz ausgestattet, der den Ladevorgang automatisch stoppt, sobald der Akku vollständig geladen ist. Laden Sie Geräte mit austauschbaren Akkus rechtzeitig auf, wenn die verbleibende Akkuleistung noch 20–30 % beträgt, um eine übermäßige Entladung zu vermeiden. Überprüfen Sie regelmäßig den Akkustatus. Bei ungewöhnlichen Zuständen wie Ausbeulungen oder Auslaufen der Batterie stellen Sie die Nutzung sofort ein und ersetzen Sie die Batterie. Bei großen Geräten wie Elektrofahrzeugen ist das Batteriemanagementsystem (BMS) von entscheidender Bedeutung. Es überwacht Batteriespannung, Stromstärke, Temperatur und weitere Parameter in Echtzeit, steuert den Lade- und Entladevorgang präzise, verhindert Überladung und Tiefentladung und gewährleistet einen sicheren und stabilen Betrieb der Batterie.

Kurz gesagt: Die Auswirkungen von Überladung und Tiefentladung auf die Sicherheit von Lithiumbatterien sind nicht zu vernachlässigen. Das Verständnis dieser Gefahren und der richtige Umgang mit Lithiumbatterien im Alltag sind wichtige Maßnahmen für unsere Sicherheit. Beginnen wir jetzt damit, Batterien zu schonen, Überladung und Tiefentladung zu vermeiden und gemeinsam eine sichere Energieumgebung zu schaffen. .