Warum haben Akkus keinen Kurzschlussschutz?

Immer wenn ich eine Bedienungsanleitung zu einem Gerät lese, das mit einer wiederaufladbaren Batterie betrieben wird - wie ein Mobiltelefon oder ein Elektrotreiber -, wird in der Anleitung immer gesagt, dass ich die Batterie so lagern und handhaben soll, dass ihre Anschlüsse nicht durch Gegenstände wie kurzgeschlossen werden eine Büroklammer oder einen Schraubenzieher oder irgendein anderes Zeug, das ich in meiner Tasche oder Tasche haben könnte. Die Warnung besagt weiter, dass ein Kurzschluss zur Explosion einer Batterie führen kann.

Warum haben Batterien keine Schaltkreise, die Kurzschlüsse beheben und sie weniger gefährlich machen?

Meine Idee, dass es einen geben sollte, aber der Hersteller muss den Benutzer trotzdem vor möglicher falscher Verwendung und Konsequenzen warnen, auch um in diesem Fall rechtlich abgesichert zu sein.
@clabacchio, das ist, was ich weiß, um wahr zu sein. Sie haben Schutz, aber sie warnen Sie, um sicherzustellen, dass sie bedeckt sind.
@ Kortuk - sie haben nicht immer Schutz. Im Laden gekaufte wiederaufladbare NiMH-Akkus tun dies nicht.
AFAIK, in diesen kleinen NiHM-Akkus ist kein Platz mehr für Schutzvorrichtungen. Es würde viel Kapazität fressen. Es gibt nur Chemie, keine Schaltkreise.

Antworten (2)

Es gibt zwei Haupttypen von wiederaufladbaren Batterien – Lithium-Ionen und ihre Kinder (wie LiPo) und den Rest.

  • LiIon-Zellen MÜSSEN IMMER eine Schutzelektronik haben und die überwiegende Mehrheit hat sie. Wenn sie missbraucht wird oder manchmal einfach nur so will, reduziert eine LiIon-Zelle sowohl sich selbst als auch die Ausrüstung, in der sie sich befindet, in einen brennenden Haufen.

LiIon "Vent with flame" ... - spontane "unverursachte" Laptop-Selbstdemontage, weil (auch) Sony es nicht hinbekommen hat.

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Die No-Name-Marke kann es auch nicht immer ;-) ...

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  • Alle anderen Typen können bei Kurzschlüssen schwere Schäden verursachen, neigen aber normalerweise nicht zu einer explosionsartigen Selbstzerstörung. Kurzschließen kann eine gefährlich hohe Wärmeenergiedissipation verursachen und kann die Zellen dauerhaft beschädigen, wird aber im Allgemeinen keine außer Kontrolle geratene Reaktion hervorrufen.

LiIon (Lithium Ion) ist eine "Bombe mit langsamer Freisetzung", die darauf wartet, passiert zu werden. Eine LiIon-Batterie kann möglicherweise dazu überredet werden, "mit Flammen zu entlüften" (Gargoyle weiß es), indem sie zu schnell lädt, auf übermäßige Spannung lädt, starke Entladung, Spitzenpenetration oder starkes Klopfen, normales Laden bei niedriger Spannung, Laden überhaupt wenn die Spannung sehr niedrig ist.

Schutzvorrichtungen für LiIon-Anrufe sind die Norm. Diese werden normalerweise INNERHALB des Batteriegehäuses montiert, sodass ihre Anwesenheit nicht offensichtlich ist. LiIon-Zellen sollten IMMER solche Geräte verwenden. Die meisten Hersteller verkaufen keine LiIon-Zellen ohne interne Schutzvorrichtungen. Einige werden.

LiIon-Zellen unterliegen unter Fehlerbedingungen einer starken Selbstentladung an einem Punkt, der Wasserstoffgas und zuerst geschmolzenes und dann gasförmiges Lithiummetall erzeugt. Die Temperaturen steigen schnell bis zum Zündpunkt „und los geht’s“. Nach dem Start läuft die Reaktion gewöhnlich vollständig ab. Wasser wird vom Lithium-Metall als zusätzlicher Reaktant begrüßt.

Lithium-Ionen-Sicherheit

Bleisäure, NimH. NiCd, NiFe, LiFePO4 ...

können alle erhebliche thermische Schäden anrichten und werden wahrscheinlich die Zellen beschädigen, wenn Sie sie kurzschließen und kurzgeschlossen lassen. ABER sie explodieren normalerweise nicht und sind normalerweise nicht dafür bekannt, dass sie sich selbst verbrennen.

Ich habe noch nie eine dieser Batterien gesehen, die mit einem internen Schutz ausgestattet waren.

Beachten Sie, dass LiFePO4 = Lithium-Ferro-Phosphat in dieser Liste enthalten ist. Eine LiFePO4-Zelle ist ungefähr so ​​​​sicher wie sie kommt. Wenn es sein muss, kannst du einen silbernen Stachel durch sein Herz treiben. Es wird Ihnen nicht danken, aber auch nicht selbst demontieren. Kurz gesagt liegt der Grund darin, dass das Li-Metall in einer Spinellstruktur in der eigentlichen Zelle gehalten wird und nicht physisch wandert, wenn es spannend wird.

Eine Blei-Säure-„Autobatterie“ schmilzt über alles Metallische, das Sie über ihre Anschlüsse legen. Dazu gehören zB große Halbmondschlüssel. Wenn Sie von geschmolzenen Schraubenschlüsseln schwer verletzt wurden, sollten Sie sich nicht wundern. Die Batterie wäre wahrscheinlich nie wieder dieselbe, schmilzt aber wahrscheinlich nicht. Sie können eine Blei-Säure-Batterie buchstäblich explodieren lassen, indem Sie den während des Ladevorgangs erzeugten Wasserstoff entzünden, aber das ist ein anderes Thema.

Fügen Sie beispielsweise 6 x AA Nimh 2000+ mAh-Zellen, verschiedene Münzen und einige Schlüssel in eine Hosentasche hinzu und gehen Sie Ihren Geschäften nach. Gelegentlich erhalten Sie einen Kurzschluss durch Münzen und Schlüssel und verschiedene Zellen, die so heiß sind, dass Hautverbrennungen die Folge sein könnten und Feuer keine Überraschung wäre. Wenn dir das gelingt, bist du ein Idiot! Ich habe es zwei oder drei Mal gemacht :-). Nicht schon wieder, denke ich!!!

NiCd etwa wie bei Nimh. Robuster gegen Shorts wahrscheinlich.

Ein voll aufgeladener 2000+ mAh AA Nimh liefert 10+ Ampere in einen harten Kurzschluss.

Das Detail ist gut und lohnenswert, aber eine Kurzformantwort wäre: Da Geld, Platz, Gewicht oder Serienwiderstand, der von Schutzgeräten ausgegeben oder akzeptiert wird, keine nützliche Energie produzieren oder speichern, tun dies Hersteller jeglicher Art von Batterien nicht mehr als notwendig einbeziehen möchten, um zu verhindern, dass die Batterie durch andere Mittel als ihr konstruktives Verhalten (Ausgangsstrom bei der angegebenen Spannung) eine Gefahr darstellt. Wenn Kabel, die an eine Autobatterie angeschlossen sind, kurzschließen und Feuer fangen, liegt das nicht an der Batterie, die einfach wie vorgesehen Strom ausgibt .
Wenn dagegen ein Laptop-Akku in Flammen aufgeht, wären die möglichen Personen- und Sachschäden die Folge eines nicht spezifizierten Verhaltens. Es ist interessant festzustellen, dass einigen Arten kleinerer Batterien die Schutzvorrichtungen fehlen, die in größeren zu finden sind. Kleine Uhrenbatterien können beispielsweise explodieren, wenn sie überhitzt werden, aber Dinge wie AAA- oder größere Zellen werden stattdessen auslaufen. Ich denke, der Gedanke ist, dass, wenn eine Batterie klein genug ist, der Schaden begrenzt ist, wenn sie explodiert.
@supercat - Das ist eine Antwort, aber nicht direkt eine Zusammenfassung von mir. Ich sagte im Wesentlichen, dass LiIon NED-Schutz und die meisten haben ihn eingebaut. Ich sagte, dass andere Typen keinen Schutz brauchen, wie LiIon es tut, und Hersteller ihn nicht einbauen. Ich sagte wenig oder nichts über Kostentreiber und ich denke nicht Sie sind das Hauptproblem. Alle bar LiIon haben sie nicht, weil sie nicht allgemein benötigt werden.
Wenn Sie internen Schutz sagen, scheinen Sie über nackte Zellen zu sprechen, während das OP über Batteriepacks zu sprechen scheint. Nackte Zellen können einen Basisschutz direkt integriert haben, wie eine PTC-Sicherung oder einen schmelzbaren Separator, während ein Pack eine aufwändigere Schaltung haben kann. Einige dieser Mechanismen sind reversibel, wenn der Kurzschluss verschwindet, andere nicht. Wenn ein reversibler Akku ausgelöst wird, selbst wenn der Akku danach noch funktioniert, hat er möglicherweise mindestens Millisekunden lang hohen Strom getrieben und Schäden erlitten, die sich später in einer geringeren Lebensdauer oder Schlimmerem zeigen.
@RussellMcMahon könnten Sie bitte erläutern, welche Arten von Schutzschaltungen Sie in modernen Li-Ion- oder LiPo-Akkupacks sehen. Wie komplex werden sie bei billigeren Produkten wie Kameras? Weigert sich einer von ihnen, Strom auszugeben, es sei denn, er kann mit dem Host-Gerät über einen separaten Pin sprechen, oder ist das Krypto-Zeug in einigen Laptops eher eine Frage des Hosts, der sich weigert, „gefälschte“ Pakete zu laden? Ich kann eine separate Frage stellen, wenn Sie möchten.
@RussellMcMahon: Manchmal finde ich es nützlich, Antworten zu haben, die mit einer sehr kurzen Zusammenfassung beginnen (obwohl ich dann in meinem Kommentar fortfuhr, etwas vorzuschlagen, das für diesen Zweck etwas zu lang wäre - na ja). Kurzschluss beschädigt Batterie – akzeptabel. Batterieexplosionen liefern genug Strom, um etwas in die Luft zu jagen - akzeptabel. Die Batterie geht in Flammen auf und brennt ein Waisenhaus nieder, wobei alle darin lebenden Menschen getötet werden – nicht akzeptabel. Hersteller fügen Schutz hinzu, um sich vor inakzeptablen Risiken zu schützen – nicht akzeptablen.

Eine ideale Batterie ist gut, wenn sie den geringsten Innenwiderstand hat. Jede zusätzliche Schaltung ist Energieverschwendung. Durch eine solche Schutzbeschaltung steigt der Widerstand an.

Die Anwendung muss entscheiden, ob die Energie verschwendet wird oder nicht, nicht der Batteriehersteller.

LiPo(...)-Zellen haben ein seltsames Verhalten. Unter manchmal unvorhersehbaren Umständen überhitzt eine Zelle innerhalb von Sekunden. Es wurde ein neues Testverfahren entwickelt, das mit einem schwachen Wechselstrom arbeitet, der diese Änderung und den Temperaturanstieg innerhalb der Zelle misst. Das ist im Moment sehr kompliziert.

Ich denke, dass in Zukunft allen LiPos integrierte Schaltkreise hinzugefügt werden, um Gefahren zu vermeiden. Aber im Moment ist der Preis die einzige Kraft, die dies vom Massenmarkt fernhält.

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