2.9.2 „Thermal Runaway“ bei mangelbehaften Zellen

Bei Zellen die einen Mangel haben erfolgt die Initialisierung des Thermal Runaway durch einen Kurzschluss. Der Kurzschluss kann dabei verschiedene Ursachen haben.

Gefürchtet ist ein Dendritenwachstum von der Anode zur Kathode wobei man präzise noch in baumartige, nadelartige, moosartige, kugelförmige Ablagerungen unterscheidet, allen gemein ist, dass sie durch den Separator dringen und einen Kurzschluss verursachen.  Ein Dendritenwachstum welches nicht durch eine Verletzung des Betriebsfensters verursacht wird, ist ein Designfehler der Zelle!

Weitere fertigungsbedingte Ursachen für einen Kurzschluss sind Fehlstellen oder mechanische Beschädigungen des Separators, Fehlstellen bei der Elekrodenbeschichtung und eingebrachte Partikel zwischen Separattor und Anode oder Kathode.

Das nachfolgende Diagramm zeigt ein Dendritenwachstum von der Anode zur Kathode.

Dendritenwachstum

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Xin-Bing Cheng et al., Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review, Chem. Rev., 2017