In den letzten Jahren kam es häufig zu Berichten über Brände und sogar Explosionen durch Lithium-Ionen-Batterien.Lithium-Ionen-Batterien bestehen hauptsächlich aus negativem Elektrodenmaterial, Elektrolyt und positivem Elektrodenmaterial. Die chemische Aktivität des negativen Elektrodenmaterials Graphit im geladenen Zustand ähnelt in etwa der von metallischem Lithium. Der SEI-Film auf der Oberfläche würde sich bei hoher Temperatur zersetzen und die im Graphit eingebetteten Lithiumionen würden mit dem Elektrolyten und dem Bindemittel Polyvinylidenfluorid reagieren und schließlich viel Wärme freisetzen.

Als Elektrolyte werden üblicherweise organische Alkylcarbonatlösungen verwendet, die brennbar sind. Das positive Elektrodenmaterial ist normalerweise ein Übergangsmetalloxid, das im geladenen Zustand stark oxidierende Eigenschaften aufweist und sich bei hoher Temperatur leicht unter Freisetzung von Sauerstoff zersetzt. Der freigesetzte Sauerstoff reagiert mit dem Elektrolyten unter Oxidation und gibt dabei viel Wärme ab.

Anscheinend wäre der Lithium-Ionen-Akku beim Erhitzen bei hohen Temperaturen instabil. Was genau würde jedoch passieren, wenn wir die Batterie weiter erhitzen? Hier haben wir einen echten Test mit einer voll geladenen NCM-Zelle mit einer Spannung von 3,7 V und einer Kapazität von 106 Ah durchgeführt.

Testmethoden::

1. Bei Raumtemperatur (25±2℃) wird die Einzelzelle zunächst mit einem Strom von 1C auf die untere Grenzspannung entladen und 15 Minuten belassen. Laden Sie dann mit 1C-Konstantstrom auf die obere Grenzspannung auf und wechseln Sie zum Laden mit konstanter Spannung. Stoppen Sie den Ladevorgang, wenn der Ladestrom auf 0,05C abfällt, und legen Sie ihn nach dem Laden 15 Minuten lang beiseite.

2. Erhöhen Sie die Temperatur von Raumtemperatur auf 200 °C mit 5 °C/Minute und halten Sie sie 30 Minuten lang bei 5 °C pro Liter.

Abschluss:

Lithiumzellen fangen irgendwann Feuer, wenn die Testtemperatur kontinuierlich erhöht wird. Beim obigen Vorgang sehen wir zunächst, wie das Auslassventil geöffnet und die Flüssigkeit ausgestoßen wird. Wenn die Temperatur weiter ansteigt, erfolgt der zweite Flüssigkeitsausstoß und die Verbrennung beginnt. Die Batteriezellen versagten bei etwa 138 °C, was bereits über der üblichen Standard-Testtemperatur von 130 °C lag.