Warum ist der LiPo-Akku angeschwollen?

In der Welt der tragbaren Stromversorgung sind Lithium-Ionen-Polymer-Akkus (LiPo) aufgrund ihrer hohen Energiedichte und ihres leichten Designs eine gängige Wahl. Eines der Probleme, die bei diesen Batterien auftreten können, ist jedoch das Aufquellen, das oft ein Hinweis auf zugrunde liegende Probleme wie Überladung, Tiefentladung oder übermäßige Hitzeeinwirkung ist.

Aufgequollene Batterien stellen nicht nur eine kleine Unannehmlichkeit dar, sondern bergen auch erhebliche Sicherheitsrisiken, darunter potenzielle Brandgefahr und das Austreten von Chemikalien. Für jeden, der sich in seinen Geräten auf LiPo-Akkus verlässt, ist es wichtig zu verstehen, warum diese Schwellung auftritt, welche Gefahren die Verwendung eines aufgeblähten Akkus mit sich bringt und welche bewährten Methoden zur Vorbeugung und Bewältigung dieses Problems gelten.

Warum ist mein Lithium-Ionen-Polymer-Akku (LiPo) angeschwollen?

Ein geschwollener LiPo-Akku ist typischerweise ein Zeichen dafür, dass interne chemische Reaktionen schieflaufen. Dies kann auf eine Überladung zurückzuführen sein, bei der der Akku über seine Spannungsgrenze hinaus aufgeladen wird, oder auf eine Tiefentladung, bei der die Entladung unter einen sicheren Wert erfolgt. Auch übermäßige Hitze kann die Ursache sein, ebenso wie körperliche Schäden durch Stöße oder Einstiche. Sogar das Alter spielt eine Rolle; Da Batterien mit der Zeit schwächer werden, können sie am Ende ihrer Nutzungsdauer anschwellen.

Hier sind die detaillierten Gründe:

Überladung

Wenn ein LiPo-Akku überladen ist, also über seine maximale Spannungsgrenze (normalerweise etwa 4,2 V pro Zelle) hinaus aufgeladen wird, kommt es zu übermäßigen chemischen Reaktionen an den Elektroden. Bei Überladung kann sich der Elektrolyt in der Batterie zersetzen und als Nebenprodukt Gas entstehen. Dieses Gas sammelt sich im Batteriefach und führt zu einer Schwellung. Die chemischen Reaktionen beim Überladen lassen sich wie folgt darstellen:

Elektrolytzersetzung→Gaserzeugung (z. B. CO2​, O2​)

Tiefentladung

Wenn ein LiPo-Akku unter seine sichere Mindestspannung (typischerweise etwa 3,0 V pro Zelle) entladen wird, kann dies ebenfalls zu Schwellungen führen. Eine Tiefentladung kann dazu führen, dass sich die Kupferstromkollektoren in der Batterie im Elektrolyten auflösen und Kupferionen entstehen. Diese Ionen können dann mit anderen Komponenten der Batterie reagieren, was zur Bildung von metallischen Kupferdendriten und Gas führt. Dieser Abbauprozess schadet der inneren Struktur der Batterie und trägt zur Schwellung bei.

Übermäßige Hitze

Die Einwirkung hoher Temperaturen beschleunigt die Zersetzung des Elektrolyten und anderer Batteriematerialien, was zu einer erhöhten Gasproduktion führt. Hohe Temperaturen können zum Abbau organischer Lösungsmittel im Elektrolyten führen und Gase wie Kohlendioxid (CO₂) und Sauerstoff (O₂) freisetzen. Die chemische Instabilität bei erhöhten Temperaturen verstärkt den Quelleffekt.

Alterung und zyklischer Abbau

Wenn LiPo-Akkus altern und zahlreiche Lade- und Entladezyklen durchlaufen, verschlechtern sich der Elektrolyt und die Elektroden mit der Zeit. Durch den kontinuierlichen Abbau des Elektrolyten und die wiederholte Bildung und Auflösung der Festelektrolyt-Interphasenschicht (SEI) auf der Anode kann Gas freigesetzt werden. Diese zyklische Verschlechterung ist ein natürlicher Teil der Batteriealterung, wird jedoch durch unsachgemäßen Gebrauch und raue Umgebungsbedingungen beschleunigt.

Physischer Schaden

Physische Schäden an der Batterie, wie z. B. Einstiche oder Stöße, können die Schutzschichten der Batterie durchbrechen. Dadurch kann der Elektrolyt heftiger mit den Elektroden und anderen internen Komponenten reagieren, was zu einer schnellen Gasbildung und Schwellung führt.

Ist es sicher, einen aufgeblähten LiPo-Akku zu verwenden?

Die Verwendung eines aufgeblähten LiPo-Akkus ist nicht sicher und wird dringend empfohlen. Die Schwellung weist auf einen inneren Schaden hin, der zu Brandgefahr oder zum Austreten von Chemikalien führen könnte. Darüber hinaus ist die Leistung eines aufgeblähten Akkus wahrscheinlich unzuverlässig, was möglicherweise zu Fehlfunktionen oder Ausfällen des Geräts führen kann.

Wie verhindern Sie, dass ein LiPo-Akku anschwillt?

Um das Anschwellen des LiPo-Akkus zu verhindern, müssen die Best Practices für die Nutzung und Wartung des Akkus eingehalten werden. Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Aufladung, indem Sie ein Ladegerät verwenden, das speziell für LiPo-Akkus entwickelt wurde, und vermeiden Sie ein Überladen. Vermeiden Sie eine Tiefentladung, indem Sie verhindern, dass die Batteriespannung zu stark absinkt. Eine gute Faustregel besteht darin, einen Wert unter 3,0 V pro Zelle zu vermeiden. Es ist auch wichtig, die Batterie bei Raumtemperatur zu halten und extreme Temperaturen zu vermeiden. Überprüfen Sie Ihren Akku regelmäßig auf Anzeichen von Beschädigung oder Schwellung und tauschen Sie ihn bei Bedarf aus. Die Verwendung eines Ausgleichsladegeräts kann dazu beitragen, eine gleichmäßige Ladung aller Zellen im Akkupack aufrechtzuerhalten.

Können Sie einen aufgeblähten LiPo-Akku reparieren?

Leider kann ein einmal aufgeblähter LiPo-Akku nicht mehr repariert werden. Der Versuch, dies zu tun, kann sehr gefährlich sein. Der beste Ansatz besteht darin, die aufgequollene Batterie gemäß den örtlichen Vorschriften zur Entsorgung von Elektroschrott sicher zu entsorgen. In vielen Gemeinden gibt es spezielle Abgabestellen für solche Gegenstände. Es ist immer sicherer und effizienter, einen aufgeblähten Akku durch einen neuen zu ersetzen, um sicherzustellen, dass Ihre Geräte sicher und effektiv funktionieren.