Wie entsteht den überhaupt der Lipobrand genau?
Erstmal muss eine Zelle erstmal heiss werden. Dieses passiert nur durch die eingespeicherte Ladung (oder Umgebungstemperatur).
Sobald die Zelle in den Thermal Runaway kommt, erhitzt sie sich selbst weiter. Ein Teil diese Selbsterhitzung ist dann unabhängig vom Ladezustand und basiert auf dem Zerfall der Kathode, des Elektrolyts, SEI-Layers, alles was bei drei nicht auf dem Bäumen ist und exotherm reagieren kann. Zusätzlich komm natürlich noch die restliche eingespeicherte elektrische Energie dazu, da bei diesen Temperaturen dann der Separator kollabiert.
Durch die Selbsterwärmung steigt der Innendruck und die Hülle reisst. Heisses Lösungsmittel des Elektolyts wird in die Landschaft verteilt, z.b. Ethylencarbonat -> Flammpunkt: 143°C, der Rest ist bekannt.
Typische Energie der Reaktion bei einem voll geladenen 500g Akku:
Gewichtsverlust: 350g
Max. Energieabgabe: 50kW
Gesamte Wärmeabgabe: 7490kJ
Interessant dabei ist auch das die maximale Energieabgabe direkt mit dem (Ausgangs-)Ladezustand positiv korreliert. Ebenso mit der Ablaufdauer, da aber negative Korrelation - je höher der Ladezustand desto kürzer und heftiger.
Reaktionen:
Elektolyt:
LiPF6 → LiF + PF5
Mit Wasser (in der Umgebungsluft):
PF5 + H2O → POF3 + 2HF
PF5 + HF → HPF6
und weiterhin zu fluorierten Phosphorsäuren.
Die Kathode und andere Zellkomponenten, insb. Additive sorgen dann noch für weiteres Ungemach.
Das Hauptproblem ist der Fluorwasserstoff. Dessen Anteil im Rauch kann je nach Umgebungsfeuchte und Ladezustand des Akkus (bei höheren Reaktionstemperaturen -> voller Akku entsteht mehr davon) bis 0.5% betragen. Klingt wenig? Nicht wirklich...
https://de.wikipedia.org/wiki/Fluorwasserstoff
Die Zahlen oben stammen aus echten Tests unter Laborbedingungen.