Lithium-ion-batterier har høj energitæthed, lang levetid og god opladnings- og afladningsevne. Men når et lithium-ion-batteri har en intern kortslutning, betyder det, at der er opstået en unormal ledende bane mellem de positive og negative elektroder inde i batteriet.
Under normale omstændigheder indlejres og udvindes lithiumioner ordnet mellem de positive og negative elektroder gennem elektrolytten under opladnings- og afladningsprocessen, og membranen kan effektivt forhindre direkte elektronledning mellem de positive og negative elektroder. Men når der opstår en intern kortslutning, ødelægges isoleringen mellem de positive og negative elektroder, og elektroner kan omgå den normale kredsløbsbane og strømme direkte fra den positive elektrode til den negative elektrode, hvilket danner en kortslutning med lav modstand. Denne unormale strømbane vil føre til en række alvorlige konsekvenser og er en af de vigtigste årsager til batterisvigt.
Almindelige årsager til kortslutning i lithium-ion-batterier
(1) Produktionsfejl
Metalurenheder: Hvis produktionsmiljøets renlighed ikke kontrolleres ordentligt under fremstillingsprocessen af lithium-ion-batterier, eller hvis råmaterialerne indeholder metalurenheder, kan disse metalurenheder blandes ind i batteriet. Når metalurenhedspartiklerne trænger ind i membranen og kommer i kontakt med de positive og negative elektroder, dannes der en ledende bane mellem de positive og negative elektroder, hvilket forårsager en intern kortslutning.
Elektrodekværne: Under fremstillingsprocessen af elektroden, hvis betjeningen er forkert, eller udstyret ikke er præcist nok, kan der dannes små grater på kanten af elektroden. Disse grater kan gradvist trænge ind i membranen, efterhånden som batteriet bruges, hvilket forårsager en intern kortslutning.
(2) Skader under brug
Mekanisk stress: Ved daglig brug af lithium-ion-batterier udsættes de uundgåeligt for forskellige mekaniske belastninger. Hvis f.eks. en mobiltelefon tabes ved et uheld, eller en elbil køres på en ujævn vej, kan batteriet blive stødt eller klemt. Når batteriet udsættes for stor mekanisk belastning, kan de indre elektroder, membraner og andre strukturer deformeres eller beskadiges. For eksempel kan membranen briste, hvilket resulterer i direkte kontakt mellem de positive og negative elektroder og derved forårsage en intern kortslutning.
Temperaturindflydelse: Temperaturen har en vigtig indflydelse på lithium-ion-batteriers ydeevne og sikkerhed. Når batteriet er i et miljø med høj temperatur, vil den kemiske reaktionshastighed inde i batteriet accelerere, hvilket kan føre til problemer såsom nedbrydning af elektrolytter. Under ekstremt høje temperaturforhold vil membranens ydeevne falde, og den kan endda smelte, hvilket kan forårsage, at isoleringen mellem de positive og negative elektroder svigter og forårsager en intern kortslutning. Tværtimod vil batteriets indre modstand stige under lave temperaturforhold, og migrationshastigheden af lithium-ioner vil aftage, hvilket også kan forårsage for stor lokal strøm inde i batteriet og forårsage en intern kortslutning.
(3) Batteriældning
Efterhånden som antallet af opladnings- og afladningscyklusser for lithium-ion-batterier stiger, vil batteriet gradvist ældes. Under ældningsprocessen vil der forekomme en række komplekse fysiske og kemiske ændringer inde i batteriet. For eksempel vil der gradvist dannes en tykkere SEI-film på overfladen af den negative elektrode. Væksten af denne film kan reducere aktiviteten af det negative elektrodemateriale og kan også forårsage nogle revner. Når disse revner udvider sig til en vis grad, kan kontakten mellem den negative elektrode og elektrolytten forringes, hvilket forårsager lokal strømkoncentration og fører til interne kortslutninger. Derudover kan krystalstrukturen af det positive elektrodemateriale også ændre sig, når antallet af cyklusser stiger, hvilket resulterer i et fald i materialets stabilitet, hvilket også indirekte kan øge risikoen for interne kortslutninger.
Virkningen af kortslutning i lithium-ion-batterier
(1) Nedbrydning af batterikapacitet
Interne kortslutninger kan forårsage selvafladning inde i batteriet, hvor en stor mængde elektrisk energi forbruges forgæves og ikke kan udsendes til enhedens brug. Tilsvarende vil en intern kortslutning i et lithium-ion-batteri gradvist falde, og enhedens levetid vil også blive reduceret betydeligt.
(2) Øget batterimodstand
Når der opstår en intern kortslutning, bliver strømfordelingen inde i batteriet ujævn, og der opstår en høj strømtæthed lokalt. Stigningen i batteriets interne modstand vil ikke kun øge batteriets energitab under opladning og afladning, reducere batteriets energiomdannelseseffektivitet, men også forårsage, at batteriet opvarmes under opladning og afladning. Hvis batteriet er i en tilstand med høj intern modstand i længere tid, vil dets levetid blive yderligere forkortet, hvilket fremskynder batteriets fejlproces.
(3) Øget risiko for termisk runaway
Termisk løbskhed er en af de mest alvorlige konsekvenser af en intern kortslutning i et lithium-ion-batteri. Når der opstår en intern kortslutning, omdannes en stor mængde elektrisk energi til varmeenergi på kort tid, hvilket får temperaturen inde i batteriet til at stige kraftigt. Når temperaturen stiger, intensiveres den kemiske reaktion inde i batteriet yderligere, hvilket genererer mere varme og danner en ond cirkel. Hvis denne varme ikke kan afledes rettidigt og effektivt, vil batteriet opleve termisk løbskhed, når temperaturen når en bestemt tærskel. I termisk løbskhedstilstand kan batteriet ryge, antændes eller endda eksplodere, hvilket udgør en stor trussel mod personlig sikkerhed og ejendomssikkerhed.
For at forhindre kortslutninger i lithium-ion-batterier skal producenter derfor optimere fremstillingsprocessen; brugerne skal også styrke brugsstyringen; regelmæssig inspektion og vedligeholdelse
Bosa Energi
Bosa Energy med en kapacitet på 150 GWh og over 400.000 applikationer inden for elektriske busser/brugskøretøjer, er vi blandt de første 5 i den kinesiske batteriindustri. Vi samarbejder med Yutong/Geely/Damiler osv.
Vi tilbyder også container-ESS-systemer og leverede 6 GWh i 2024 (= 75.000 Model 3 med 80 kWh batteri). På det lokale marked tilbyder vi OEM-service til Changan, CALB, National grid, Ping Gao Electric, Xuji electronics og Ruineng electronics, som er vores primære leverandører af container-ESS på det kinesiske marked.
Vi er den mest professionelle leverandør af marine lithiumbatterier i Kina, og vores eksportvolumen af marinebatterier rangerer konsekvent blandt de tre største i Kina. Vi er også den førende eksportør af lithiumbatterimoduler i Kina og specialiserer os i at levere forskellige lithiumbatterimodulløsninger.
Vores produkter er populære i mere end 30 lande verden over for fremragende kvalitet og ydeevne. Vi har også etableret lager i Tyskland og Holland for at sikre rettidig levering til vores kunder.
l Tilpasset og fleksibel
l Høj leveringskapacitet
l Brede anvendelser
l Rig erfaring med litiumbatteripakker
