Warum wölben sich Lithium-Akkus?
Es gibt drei Hauptgründe für das Aufblähen von Lithiumbatterien:
① Probleme im Produktionsprozess des Herstellers
Die Batteriebeschichtung ist ungleichmäßig, und Staubpartikel sind in den Elektrolyten gelangt. Dies kann dazu führen, dass sich der Lithium-Akku beim Gebrauch ausbeult.
②Tägliche Nutzungsgewohnheiten der Nutzer
Wird Lithiumbatterieprodukt unsachgemäß verwendet, beispielsweise durch Überladung, Tiefentladung oder Dauerbetrieb unter extremen Bedingungen, kann dies ebenfalls zu einer Ausbeulung der Batterie führen. Zu den Ursachen für eine Ausbeulung durch Überladung und Tiefentladung zählen unter anderem folgende:
Ausbeulung durch Überladung: Bei Überladung wandern alle Lithiumatome des positiven Elektrodenmaterials in das negative Elektrodenmaterial. Dadurch verformt sich das ursprünglich dichte Gitter der positiven Elektrode und bricht zusammen. Dies ist eine Hauptursache für den Leistungsabfall von Lithiumbatterien. Gleichzeitig erhöht sich die Anzahl der Lithiumionen in der negativen Elektrode. Die übermäßige Ansammlung führt zur Kristallbildung der Lithiumatome und somit zur Ausbeulung der Lithiumbatterie.
Ausbeulungen durch Tiefentladung: Beim ersten Lade- und Entladevorgang von Lithium-Ionen-Akkus reagieren Elektrodenmaterial und Elektrolyt an der Fest-Flüssig-Grenzfläche und bilden eine Passivierungsschicht auf der Oberfläche des Elektrodenmaterials. Diese Passivierungsschicht verhindert effektiv den Durchtritt von Elektrolytmolekülen, jedoch können Li+-Ionen ungehindert eingelagert und durch die Passivierungsschicht hindurch transportiert werden – ein Verhalten, das typisch für einen Festelektrolyten ist. Daher wird dieser Passivierungsfilm als “Festelektrolyt-Grenzfläche” (SEI) bezeichnet. Der SEI-Film schützt das negative Elektrodenmaterial, verringert die Wahrscheinlichkeit eines Strukturkollapses und kann die Zyklenlebensdauer des Elektrodenmaterials erhöhen. Der SEI-Film ist nicht statisch und verändert sich während des Lade- und Entladevorgangs geringfügig, hauptsächlich aufgrund reversibler Veränderungen organischer Bestandteile. Nach einer Tiefentladung des Akkus wird der SEI-Film reversibel zerstört, wodurch die Schutzschicht des negativen Elektrodenmaterials beschädigt wird. Dies führt zum Kollaps des negativen Elektrodenmaterials und somit zur Ausbeulung.
Diese beiden Faktoren führen während des Gebrauchs zu einer heftigen Reaktion im Inneren der Batterie, die einem Kurzschluss ähnelt. Dabei entsteht eine große Menge Wärme, die zur Zersetzung und Vergasung des Elektrolyten führt, und die Batterie wölbt sich auf.
③ Längerfristige Nichtbenutzung und unsachgemäße Lagerung
Die Batterie wurde lange nicht benutzt und schlecht gelagert. Wenn sie längere Zeit der Luft ausgesetzt ist und nicht benutzt wird, obwohl sie voll geladen ist, kann es zu einem Kurzschluss kommen, da Luft bis zu einem gewissen Grad leitfähig ist. Dies entspricht einem direkten Kontakt der Plus- und Minuspole der Batterie und verursacht einen chronischen Kurzschluss. Ein Kurzschluss führt zu Wärmeentwicklung, und Teile des Elektrolyts zersetzen sich oder verdampfen sogar, was zu einer Ausbeulung der Batterie führt.
Die Kapazität aufgeblähter Lithiumbatterien ist stark beeinträchtigt und es bestehen Sicherheitsrisiken. Von ihrer Verwendung wird dringend abgeraten. Lithiumbatterien sollten fachgerecht recycelt werden, um Umweltverschmutzung zu vermeiden.
