Lithium-ionbatterijen hebben een hoge energiedichtheid, een lange levensduur en goede laad- en ontlaadprestaties. Wanneer een lithium-ionbatterij echter een interne kortsluiting heeft, betekent dit dat er een abnormale geleidingsweg is ontstaan tussen de positieve en negatieve elektroden in de batterij.
Onder normale omstandigheden worden lithiumionen tijdens het laden en ontladen op een ordelijke manier tussen de positieve en negatieve elektroden ingebed en onttrokken via de elektrolyt. Het membraan voorkomt effectief de directe geleiding van elektronen tussen de positieve en negatieve elektroden. Wanneer er echter een interne kortsluiting optreedt, wordt de isolatie tussen de positieve en negatieve elektroden verbroken, waardoor elektronen de normale stroomkring kunnen omzeilen en rechtstreeks van de positieve naar de negatieve elektrode kunnen stromen, wat een kortsluiting met lage weerstand veroorzaakt. Deze abnormale stroomrichting leidt tot een reeks ernstige gevolgen en is een van de belangrijkste oorzaken van batterijfalen.
Veelvoorkomende oorzaken van kortsluiting in lithium-ionbatterijen
(1) Productiefouten
Metaalverontreinigingen: Tijdens het productieproces van lithium-ionbatterijen kunnen er metaalverontreinigingen in de batterij terechtkomen als de productieomgeving niet goed wordt gecontroleerd of als de grondstoffen metaalverontreinigingen bevatten. Wanneer deze metaalverontreinigingen het membraan binnendringen en in contact komen met de positieve en negatieve elektroden, ontstaat er een geleidende verbinding tussen beide elektroden, wat een interne kortsluiting veroorzaakt.
Elektrodebramen: Tijdens het productieproces van de elektrode kunnen, als de handelingen onjuist zijn of de apparatuur niet nauwkeurig genoeg, kleine braamrandjes ontstaan aan de rand van de elektrode. Deze braamrandjes kunnen, naarmate de batterij leeg raakt, geleidelijk in het membraan doordringen en een interne kortsluiting veroorzaken.
(2) Schade tijdens gebruik
Mechanische spanning: Lithium-ionbatterijen worden bij dagelijks gebruik onvermijdelijk blootgesteld aan diverse mechanische belastingen. Als bijvoorbeeld een mobiele telefoon per ongeluk valt of een elektrische auto over een hobbelige weg rijdt, kan de batterij een klap krijgen of worden samengedrukt. Wanneer de batterij aan grote mechanische spanningen wordt blootgesteld, kunnen de interne elektroden, membranen en andere structuren vervormen of beschadigd raken. Zo kan het membraan scheuren, waardoor de positieve en negatieve elektroden direct met elkaar in contact komen en er een interne kortsluiting ontstaat.
Invloed van de temperatuur: Temperatuur heeft een belangrijke invloed op de prestaties en veiligheid van lithium-ionbatterijen. Wanneer de batterij zich in een omgeving met hoge temperaturen bevindt, versnelt de chemische reactiesnelheid in de batterij, wat kan leiden tot problemen zoals elektrolytontleding. Bij extreem hoge temperaturen neemt de prestatie van het membraan af en kan het zelfs smelten, waardoor de isolatie tussen de positieve en negatieve elektroden faalt en een interne kortsluiting ontstaat. Omgekeerd neemt bij lage temperaturen de interne weerstand van de batterij toe en vertraagt de migratiesnelheid van lithiumionen, wat ook kan leiden tot een te hoge lokale stroom in de batterij en een interne kortsluiting.
(3) Batterijveroudering
Naarmate het aantal laad- en ontlaadcycli van lithium-ionbatterijen toeneemt, veroudert de batterij geleidelijk. Tijdens dit verouderingsproces vinden er een reeks complexe fysische en chemische veranderingen plaats in de batterij. Zo vormt zich bijvoorbeeld geleidelijk een dikkere SEI-film op het oppervlak van de negatieve elektrode. De groei van deze film kan de activiteit van het negatieve elektrodemateriaal verminderen en kan ook scheurtjes veroorzaken. Wanneer deze scheurtjes zich tot een bepaalde mate uitbreiden, kan het contact tussen de negatieve elektrode en de elektrolyt verslechteren, waardoor lokale stroomconcentraties ontstaan en interne kortsluitingen kunnen optreden. Bovendien kan, naarmate het aantal cycli toeneemt, ook de kristalstructuur van het positieve elektrodemateriaal veranderen, wat resulteert in een verminderde stabiliteit van het materiaal en indirect ook het risico op interne kortsluitingen kan verhogen.
De gevolgen van kortsluiting in lithium-ionbatterijen
(1) Afname van de batterijcapaciteit
Interne kortsluitingen kunnen zelfontlading in de batterij veroorzaken, waarbij een grote hoeveelheid elektrische energie nutteloos wordt verbruikt en niet naar buiten kan worden afgegeven voor gebruik door het apparaat. Op dezelfde manier zal na een interne kortsluiting in een lithium-ionbatterij de daadwerkelijk beschikbare capaciteit geleidelijk afnemen en zal de gebruiksduur van het apparaat ook aanzienlijk worden verkort.
(2) Verhoogde interne weerstand van de batterij
Bij een interne kortsluiting raakt de stroomverdeling in de batterij ongelijkmatig, waardoor er plaatselijk een hoge stroomdichtheid ontstaat. De toename van de interne weerstand van de batterij leidt niet alleen tot een groter energieverlies tijdens het laden en ontladen en een lagere energieomzettingsrendement, maar zorgt er ook voor dat de batterij tijdens het laden en ontladen oververhit raakt. Als de batterij gedurende langere tijd een hoge interne weerstand heeft, wordt de levensduur verder verkort en het uitvalproces versneld.
(3) Verhoogd risico op thermische runaway
Thermische runaway is een van de ernstigste gevolgen van een interne kortsluiting in een lithium-ionbatterij. Bij een interne kortsluiting wordt in korte tijd een grote hoeveelheid elektrische energie omgezet in warmte-energie, waardoor de temperatuur in de batterij snel stijgt. Naarmate de temperatuur stijgt, intensiveert de chemische reactie in de batterij, waardoor er meer warmte ontstaat en een vicieuze cirkel ontstaat. Als deze warmte niet tijdig en effectief kan worden afgevoerd, treedt er thermische runaway op wanneer de temperatuur een bepaalde drempel bereikt. In de thermische runaway-toestand kan de batterij roken, vlam vatten of zelfs exploderen, wat een groot gevaar vormt voor de persoonlijke veiligheid en de veiligheid van eigendommen.
Om kortsluiting in lithium-ionbatterijen te voorkomen, moeten fabrikanten daarom het productieproces optimaliseren; gebruikers moeten het gebruik beter beheren en regelmatig inspecties en onderhoud uitvoeren.
Bosa Energie
Bosa Energy heeft een capaciteit van 150 GWh en meer dan 400.000 elektrische bussen en bedrijfsvoertuigen op onze naam staan. We behoren tot de top 5 van de Chinese accu-industrie. We werken samen met onder andere Yutong, Geely en Damiler.
We bieden ook container-ESS-systemen aan en hebben in 2024 6 GWh geleverd (= 75.000 Model 3's met een batterij van 80 kWh). Op de lokale markt bieden we OEM-service aan Changan, CALB, National Grid, Ping Gao Electric, Xuji Electronics en Ruineng Electronics; dit zijn onze belangrijkste leveranciers van container-ESS-systemen in China.
Wij zijn de meest professionele leverancier van lithiumbatterijen voor de scheepvaart in China, en ons exportvolume van scheepsbatterijen behoort steevast tot de top drie in China. We zijn tevens de nummer 1 exporteur van lithiumbatterijmodules in China en gespecialiseerd in het leveren van diverse oplossingen voor lithiumbatterijmodules.
Onze producten zijn dankzij hun uitstekende kwaliteit en prestaties populair in meer dan 30 landen wereldwijd. We hebben bovendien magazijnen in Duitsland en Nederland om een veilige voorraad te garanderen en tijdige levering aan onze klanten te verzekeren.
Aanpasbaar en flexibel
Hoge leveringscapaciteit
l Brede toepassingen
Ruime ervaring met lithiumbatterijpakketten
