Thermisches Durchgehen bei Lithium-Ionen-Batterien verhindern: Bewährte Strategien

Lithium-Ionen-Batterien sind allgegenwärtig – von Elektrofahrzeugen bis zum Smartphone –, doch die Elektronikkomponente kann spektakulär versagen. Tatsächlich bleibt die Batterie weiterhin ein Stück weit ein Mysterium.

„Wir befinden uns noch in einem Lernprozess“, sagte Roeland Bisschop, Projektleiter bei den RISE Research Institutes of Sweden , in einer live Tech Briefs-Präsentation diesen Monat. „Es gibt noch viele Dinge, die wir über Lithium-Ionen-Batterien nicht verstehen.“

In Zusammenarbeit mit Industrie, Wissenschaft und öffentlichem Sektor testet RISE Research die Grenzen von Technologien, einschließlich Batterien.

Überschreitet man die sicheren Betriebsbedingungen einer Zelle, kann es zu einem thermischen Durchgehen kommen – einem Ereignis, das durch stetig steigende Temperaturen gekennzeichnet ist.

Baut sich Druck in der Batteriezelle auf, kann die Hitze zu einem Riss im Gehäuse führen, wodurch brennbare, giftige Gase freigesetzt werden, die sich entzünden können oder auch nicht.

Um solche explosiven Risiken zu verringern, müssen Tests durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Batterien im Falle eines thermischen Durchgehens sicher sind, sagt Bisschop, und Simulationen können Lücken schließen, wo Tests nicht möglich sind.

In einer live Tech Briefs-Präsentation mit dem Titel „Reducing Battery Thermal Runaway Risks Through Testing and Simulation“ fragte ein Leser:

„Wie stellt man sicher, dass das Durchgehen auf so wenige Zellen wie möglich begrenzt bleibt und nicht über das Modul hinausgeht?“

Lesen Sie unten Bisschops bearbeitete Antwort.

Roeland Bisschop, Projektleiter, RISE: Ich denke, es wird von der Kombination aus Tests und Simulationen abhängen, um die Eigenschaften der spezifischen Batteriezelle, die Sie verwenden, und die Herausforderungen, denen Sie gegenüberstehen, zu verstehen und ob sie versagen könnte. Unabhängig davon sollten Sie Ihre Systeme so auslegen, als könnte eine Ihrer Zellen zu einem bestimmten Zeitpunkt versagen.

Was die Details angeht: Man kann den Abstand zwischen den Zellen betrachten, Wärmesenken in den Batteriemodulen oder zwischen den Zellen anbringen oder Notkühlsysteme vorsehen. In unseren spezifischen Tests untersuchten wir die Injektion von Feuerlöschmitteln direkt in ein Batteriepaket, wodurch wir das Risiko einer Ausbreitung des thermischen Durchgehens verringern konnten, aber das ist eher eine Notfallmethode.

Wie sind Sie mit thermischen Durchgehensrisiken umgegangen? Teilen Sie Ihre Fragen und Kommentare unten.