Warum schwellen Lithiumbatterien (Zellen) an? Können aufgequollene Batterien noch verwendet werden?

Die Hauptursache für das Aufblähen (auch Expansion genannt) von Lithiumbatterien ist die Ansammlung von Gas im Inneren der Zelle. Dieses Phänomen hat mehrere Hauptursachen, die jeweils direkt mit Schäden an der inneren Struktur der Batterie zusammenhängen.

Erstens, Überladung oder Tiefentladungist ein wichtiger Faktor. Lithiumbatterien arbeiten innerhalb eines strengen Nennspannungsbereichs (beispielsweise sind gängige ternäre Lithiumzellen typischerweise für einen Betrieb zwischen 3,6 V und 4,2 V pro Zelle ausgelegt).

• Überhöhte PreiseEine Überschreitung der oberen Spannungsgrenze (z. B. 4,2 V) führt aufgrund übermäßiger Lithiumentnahme zum Strukturkollaps des Lithium-Cobalt-Oxids der positiven Elektrode. Gleichzeitig können sich die Graphitschichten der negativen Elektrode durch übermäßige Lithiumeinlagerung ablösen. Bei diesen abnormalen chemischen Reaktionen werden Gase wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid freigesetzt.
• ÜberentladungEin Unterschreiten der unteren Spannungsgrenze (z. B. 2,5 V) führt zur irreversiblen Bildung von Lithiumdendriten im Inneren der Batterie. Diese winzigen, nadelförmigen Lithiumkristalle können den Separator durchdringen, der die positiven und negativen Elektroden trennt, und so indirekt die Gasbildung auslösen.

Zweitens, interne Kurzschlüssesind eine entscheidende Ursache. Diese können auf Produktionsfehler zurückzuführen sein, wie beispielsweise schlecht verschweißte Lötösen oder mikroskopisch kleine Löcher im Separator. Auch physische Beschädigungen während des Gebrauchs – etwa durch das Fallenlassen eines Handys oder das Zerdrücken eines Laptops – können die Zelle verformen und so einen direkten Kontakt zwischen den positiven und negativen Elektroden verursachen. Dies führt zu intensiven, schlagartigen, wärmeerzeugenden Reaktionen, die eine große Menge Gas freisetzen.

Außerdem, natürliche Alterung oder längere Einwirkung hoher Temperaturenkann Schwellungen hervorrufen.

• Nach etwa 500 Lade-Entlade-Zyklen verschlechtert sich die Leistungsfähigkeit der aktiven Materialien in einer Batterie erheblich.
• Die Langzeitlagerung oder Verwendung in Umgebungen über 60 °C (z. B. im Auto an einem sonnigen Tag oder auf einem Schreibtisch in der Nähe einer Heizung) beschleunigt die Zersetzung organischer Lösungsmittel wie Dimethylcarbonat und Ethylencarbonat im Elektrolyten. Dies destabilisiert das interne System der Batterie, was letztendlich zur Freisetzung von Gas und zum Aufquellen der Batterie führt.

Es ist unbedingt notwendig zu verstehen, dass eine aufgeblähte Lithiumbatterie auf keinen Fall weiter verwendet werden darf.Diese Schlussfolgerung basiert auf drei entscheidenden Dimensionen: Sicherheit, Leistung und Geräteschutz.

1. Aus sicherheitstechnischer Sicht

Die Ausdehnung ist ein deutliches Anzeichen dafür, dass der Innendruck die Auslegungsgrenzen des Gehäuses überschritten hat, was auf erhebliche innere Strukturschäden hindeutet. Der Druck steigt weiter an.

• Übersteigt der Druck im Inneren der Zelle etwa 0,5 MPa (etwa das Fünffache des Atmosphärendrucks), kann das Gehäuse platzen und Elektrolyt austreten. Der ausgetretene Elektrolyt enthält ätzende Substanzen wie Lithiumhydroxid, das Verätzungen auf der Haut verursachen und bei Kontakt mit Augen oder Schleimhäuten ein hohes Risiko darstellen kann.
• Noch gefährlicher ist das Risiko von thermisches DurchgehenBei einer aufgeblähten Batterie steigt die Temperatur dramatisch an. Schon geringfügige Vibrationen oder kleine Schwankungen der Umgebungstemperatur können eine Kettenreaktion auslösen, die im Extremfall zu einem Brand oder sogar einer Explosion führen kann. In geschlossenen Räumen wie Taschen, Rucksäcken oder Schubladen verstärken sich die Folgen.

2. Aus leistungstechnischer Sicht

Die internen Schäden verursachen unmittelbar eine gravierende Beeinträchtigung der Kernfunktionen der Batterie.

• Kapazität Ein Handyakku mit einer ursprünglichen Nennkapazität von 5000 mAh kann unter Umständen nur noch 2000 mAh oder weniger speichern und ist damit für den täglichen Gebrauch unzureichend.
• SpannungsstabilitätDer Zustand verschlechtert sich drastisch. Beim Laden kann die Spannung unzulässige Grenzwerte überschreiten; beim Entladen kann sie plötzlich abfallen, was zu häufigen Abschaltungen oder Neustarts des Geräts führt. Falsche Ladeanzeigen sind häufig – beispielsweise kann der Akkustand innerhalb weniger Minuten nach dem Trennen vom Ladegerät um über 10 % sinken. Ein solcher Akku kann keine stabile Stromversorgung gewährleisten.

3. Risiken für das Gerät und die Umgebung

Die weitere Verwendung einer aufgeblähten Batterie birgt zusätzliche Risiken.

• Bei Geräten wie Handys und Laptops erzeugt der aufgeblähte Akku ständig Wärme. Diese kann zu Überhitzung und Beschädigung empfindlicher Bauteile auf der Hauptplatine des Geräts, wie Chips und Kondensatoren, führen und somit die Lebensdauer des Geräts verkürzen.
• Wenn das Gehäuse reißt, kann der austretende Elektrolyt die internen Schaltkreise des Geräts korrodieren und so einen irreversiblen Hardwareausfall verursachen.
• Im schlimmsten Fall kann ein Batteriebrand oder eine Explosion umliegende Gegenstände beschädigen, wie z. B. Dokumente auf einem Schreibtisch oder andere Geräte in einem Rucksack, was zu einem größeren Sicherheitsvorfall führen kann.

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Um das Risiko eines Aufblähens zu vermeiden, ist es entscheidend, den Zustand der Batterie vor Verlassen des Werks und während des Gebrauchs genau zu überwachen. Die hohe Präzision BatterietestgerätDas von Shenzhen Hongda New Energy Co., Ltd. entwickelte System kann extreme Betriebsbedingungen wie Überladung, Tiefentladung, hohe und niedrige Temperaturen simulieren und die Luftdichtheit, Zyklenlebensdauer und Sicherheitsschwelle von Batteriezellen umfassend bewerten. Unser Lade- und Entladungsprüfgerät Unterstützt eine Spannungsgenauigkeit von ± 0,1 mV und verfügt über ein patentiertes explosionsgeschütztes Gehäuse, um Unternehmen bei der Qualitätskontrolle direkt an der Quelle zu unterstützen. Benötigen Sie kundenspezifische Testlösungen oder Beratung zur Geräteauswahl? Kontaktieren Sie gerne das Hongda New Energy Technology Team!