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Runaway Zellen / Wie oft und wie lang vorher erkennbar?

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(@marc-weber)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 3 Jahren
Beiträge: 42
Themenstarter  

https://www.hawkins.biz/insights/insight/trial-by-fire-investigating-faults-in-lithium-ion-batteries
-> suche 'mechanical failure'

Mein Verständnis ist wenn ein mechanical Failure auftritt gibts einen Kurzchluss mit eventuell kleinem Leitungsdurchmesser was viel Strom also große Hitze bedeutet.
Das könnte bedeutet dass die Zelle immer schneller in die Luft geht.

Sind solche Failures vorher erkennbar ? Wie viel Zeit hat man von erkennbaren Anzeichen wie hoher innenwiderstand oder warm werden bis die Zelle in die Luft fliegt?

Wenn Ich mich nicht davor schützen kann (ok so oft passiert auch nciht , wir haben 7 Mio E-Bikes in DE und wenige Brände)
warum bauen hier viele Feuersteste Kisten? Wäre es nicht besser wenn eine Zelle ein Block warm wird die Wärme abzuführen z.B durch Sieden einer Flüssigkeit ?
So würde man auch die verbleibenden Zellen schützen.

Macht es z.B Sinn in E-Bikes im BMS SMS Systeme zu verbauen um bei Temperaturewärmung die nicht erwartet ist z.B ohne Last SMS mit Warnungen zu schicken?
Oder der Falls so selten dass es nicht nötig ist und die meisten Zellen einfach einen hohen innenwiderstand bekommen und an Leistung verlieren und das wars ?


   
Zitat
drbacke
(@drbacke)
Mitglied Admin
Beigetreten: Vor 6 Jahren
Beiträge: 1108
 

Moin,
der Artikel ist relativ unpräzise und eher aus der Sicht eines "Feuerwehrmanns" geschrieben.

Das Thema "thermal runaway" und wie man damit umgeht oder es vermeidet ist super kompliziert.
Als Literatur würde ich dir einmal das hier empfehlen, hier geht es um Alterungsmechanismen in LiIonen Zellen, super interessant:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775305000832

  • In dem Paper werden die Alterungsmechanismen aufgelistet und gezeigt wie die sich im speziellen ausdrücken und letztlich auch wie ich die messen kann. Persönlich habe ich meine Powerwall alle 3-6 Monate regelmäßig gewartet und versucht genau sowas zu finden. Hin und wieder sind auch Zellen bei der Wartung aufgeflogen und wurden dann von mir entfernt.

  • Die feuerfesten Kisten sind vermutlich nur dazu da um sich selbst zu beruhigen und haben in meinen Augen sehr wenig Sinn (ich hatte ja auch eine, mittlerweile mache ich das aber anders). Naja die könnten dir etwas Zeit erkaufen wenn etwas passiert. Auf der anderen Seite sind das thermisch isolierte Kisten, die eine Kettenreaktion eher unterstützen anstatt diese zu unterbinden.

  • Die positive Seite der 18650er Zelle in irgendeiner Form zu isolieren ist aber sehr sinnvoll, da dort in der Regel das heiße Gas austritt und man so eine Kettenreaktion verhindern kann.

  • In E-Bikes etwas bessere Systeme zu nutzen wäre absolut sinnvoll, aber das dürfte eine Kostenfrage sein. Zudem passiert nur sehr selten etwas, sodass die hohen Kosten vielleicht nicht gerechtfertigt sind. In meinen Augen sollte man in E-Bikes auf Lithium Polymer und billige 18650er aus China verzichten, dann dürften die meisten Probleme schon behoben sein.
  • Ich kann dir sonst noch meinen VDI Vortrag empfehlen, da hab ich das Thema auch angeschnitten:

    Ansonsten gibts von der NASA noch ein paar Tests zum Thema thermal runaway:
    https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/therm_runaway_test_18650_li-ion_clobato.pdf
    Wobei der etwas älter ist (soweit ich mich erinnere) und sich auf LiCoO2 Zellen bezieht, die sind mit Abstand am gefährlichsten und sollten für unsere Zwecke vermieden werden. Oder zumindest regelmäßig gewartet.

    Viele Grüße
    Andreas


       
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