1. Risiko durch Lithium-Ionen-Akku
Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften und Systemzusammensetzung eine potenziell gefährliche chemische Energiequelle.
(1) Hohe chemische Aktivität
Lithium ist das Hauptelement der Gruppe I in der zweiten Periode des Periodensystems mit äußerst aktiven chemischen Eigenschaften.
(2) Hohe Energiedichte
Lithium-Ionen-Batterien haben eine sehr hohe spezifische Energie (≥ 140 Wh/kg), die um ein Vielfaches höher ist als die von Nickel-Cadmium-, Nickel-Wasserstoff- und anderen Sekundärbatterien.Bei einer thermischen Instabilitätsreaktion wird große Hitze freigesetzt, die leicht zu unsicherem Verhalten führt.
(3) Einführung eines organischen Elektrolytsystems
Das organische Lösungsmittel des organischen Elektrolytsystems ist Kohlenwasserstoff mit niedriger Zersetzungsspannung, leichter Oxidation und brennbarem Lösungsmittel.Im Falle einer Undichtigkeit kann die Batterie Feuer fangen, sogar brennen und explodieren.
(4) Hohe Wahrscheinlichkeit von Nebenwirkungen
Im normalen Gebrauchsprozess einer Lithium-Ionen-Batterie findet in ihrem Inneren die chemische positive Reaktion der gegenseitigen Umwandlung zwischen elektrischer Energie und chemischer Energie statt.Unter bestimmten Bedingungen wie Überladung, Überentladung oder Überstrombetrieb kann es jedoch leicht zu chemischen Nebenreaktionen im Inneren der Batterie kommen.Wenn sich die Nebenreaktion verschlimmert, wird die Leistung und Lebensdauer der Batterie erheblich beeinträchtigt, und es kann eine große Menge Gas entstehen, das zu Explosionen und Bränden führt, nachdem der Druck in der Batterie schnell ansteigt, was zu Sicherheitsproblemen führt.
(5) Die Struktur des Elektrodenmaterials ist instabil
Die Überladungsreaktion der Lithium-Ionen-Batterie verändert die Struktur des Kathodenmaterials und bewirkt, dass das Material einen starken Oxidationseffekt hat, so dass das Lösungsmittel im Elektrolyten stark oxidiert.Und dieser Effekt ist irreversibel.Wenn sich die durch die Reaktion verursachte Wärme ansammelt, besteht die Gefahr eines thermischen Durchgehens.
2. Analyse der Sicherheitsprobleme von Lithium-Ionen-Batterieprodukten
Nach 30 Jahren industrieller Entwicklung haben Lithium-Ionen-Batterieprodukte große Fortschritte in der Sicherheitstechnologie gemacht, das Auftreten von Nebenreaktionen in der Batterie wirksam kontrolliert und die Sicherheit der Batterie gewährleistet.Da Lithium-Ionen-Batterien jedoch immer häufiger eingesetzt werden und ihre Energiedichte immer höher wird, kam es in den letzten Jahren immer noch zu zahlreichen Zwischenfällen wie Explosionsverletzungen oder Produktrückrufen aufgrund potenzieller Sicherheitsrisiken.Wir kommen zu dem Schluss, dass die Hauptgründe für die Sicherheitsprobleme von Lithium-Ionen-Batterieprodukten folgende sind:
(1) Kernmaterialproblem
Zu den für den elektrischen Kern verwendeten Materialien gehören positive aktive Materialien, negative aktive Materialien, Diaphragmen, Elektrolyte und Schalen usw. Die Auswahl der Materialien und die Abstimmung des Zusammensetzungssystems bestimmen die Sicherheitsleistung des elektrischen Kerns.Bei der Auswahl positiver und negativer Aktivmaterialien und Diaphragmamaterialien hat der Hersteller keine bestimmte Bewertung der Eigenschaften und der Abstimmung der Rohstoffe vorgenommen, was zu einem angeborenen Mangel an Sicherheit der Zelle geführt hat.
(2) Probleme im Produktionsprozess
Die Rohstoffe der Zelle werden nicht streng geprüft und die Produktionsumgebung ist schlecht, was zu Verunreinigungen bei der Produktion führt, was nicht nur die Kapazität der Batterie beeinträchtigt, sondern auch große Auswirkungen auf die Sicherheit der Batterie hat;Wenn dem Elektrolyten zu viel Wasser beigemischt wird, können außerdem Nebenreaktionen auftreten und den Innendruck der Batterie erhöhen, was die Sicherheit beeinträchtigt;Aufgrund der Begrenzung des Produktionsprozesses kann das Produkt während der Herstellung des elektrischen Kerns keine gute Konsistenz erreichen, wie z. B. die schlechte Ebenheit der Elektrodenmatrix, das Abfallen des aktiven Elektrodenmaterials und das Einmischen anderer Verunreinigungen Das aktive Material, das unsichere Schweißen des Elektrodenschuhs, die instabile Schweißtemperatur, die Grate am Rand des Elektrodenstücks und das Fehlen von Isolierband an wichtigen Stellen, was die Sicherheit des elektrischen Kerns beeinträchtigen kann .
(3) Der Konstruktionsfehler des elektrischen Kerns verringert die Sicherheitsleistung
Bei der konstruktiven Gestaltung wurden viele wichtige Punkte, die Auswirkungen auf die Sicherheit haben, vom Hersteller nicht beachtet.Beispielsweise gibt es an den Schlüsselstellen kein Isolierband, bei der Membrankonstruktion bleibt kein oder nur unzureichender Spielraum, die Gestaltung des Kapazitätsverhältnisses von positiven und negativen Elektroden ist unangemessen, die Gestaltung des Flächenverhältnisses von positiven und negativen Aktiven ist unangemessen Substanzen sind unzumutbar, und die Auslegung der Laschenlänge ist unzumutbar, was versteckte Gefahren für die Sicherheit der Batterie mit sich bringen kann.Darüber hinaus versuchen einige Zellhersteller im Produktionsprozess der Zelle, Rohstoffe einzusparen und zu komprimieren, um Kosten zu sparen und die Leistung zu verbessern, wie z. B. die Reduzierung der Membranfläche, die Reduzierung von Kupferfolie, Aluminiumfolie und den Verzicht auf die Überdruckventil oder Isolierband verwenden, da dies die Sicherheit der Batterie beeinträchtigt.
(4) Zu hohe Energiedichte
Derzeit ist der Markt auf der Suche nach Batterieprodukten mit höherer Kapazität.Um die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte zu steigern, verbessern die Hersteller weiterhin die volumenspezifische Energie von Lithium-Ionen-Batterien, was das Risiko von Batterien erheblich erhöht.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.11.2022