Warum Lithiumbatterien Feuer fangen oder explodieren – BSLBATT

Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus hat in den Medien und vor Gericht große Beachtung gefunden. Jedes Energiespeichergerät birgt Risiken, wie die Explosionen von Dampfmaschinen im 19. Jahrhundert und die damit verbundenen Verletzungen gezeigt haben. Auch der Transport von hochentzündlichem Benzin in Autos war Anfang des 20. Jahrhunderts ein viel diskutiertes Thema. Akkus sind generell mit einem Sicherheitsrisiko verbunden, und Akkuhersteller sind verpflichtet, die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Weniger seriöse Firmen sind dafür bekannt, Abstriche bei der Sicherheit zu machen – hier gilt: Vorsicht beim Kauf!

Lithium-Ionen-Akkus gelten als sicher, doch bei Millionen von Verbrauchern, die Batterien nutzen, sind Ausfälle unvermeidbar. Im Jahr 2006 führte ein Defekt, der nur bei einem von 200.000 Akkus auftrat, zu einem Rückruf von fast sechs Millionen Lithium-Ionen-Akkus. Sony, der Hersteller der betreffenden Lithiumzelle, weist darauf hin, dass in seltenen Fällen mikroskopisch kleine Metallpartikel mit anderen Teilen der Lithiumzelle in Kontakt kommen und einen Kurzschluss verursachen können.

Lithium-Ionen-Akkus – eine Brandgefahr

Physische Beschädigungen der Batteriezellen, Verunreinigungen im Elektrolyten oder die mangelhafte Qualität des Separators können bei Lithium-Ionen-Batterien einen Brand verursachen.

Ein explosiver Brand in einer Lithium-Ionen-Batterie

Im Juni 2018 erlebte ein Kunde von uns einen explosionsartigen Brand in einem Lithium-Ionen-Akku seines individuell angefertigten E-Bikes. Der Akku, der auf dem Küchentisch lag, entzündete sich, als der Besitzer ihn gerade seiner Familie zeigen wollte. Der Akku war weder an das Ladegerät noch an das Fahrrad angeschlossen.

Das heftige Feuer, das unser Mandant mit einem Feuerwerk verglich, konnte nicht gelöscht werden und breitete sich ins Innere und auf die Gebäudestruktur aus, was zu einem nahezu vollständigen Verlust des Gebäudes führte.

Unsere eigenen Ermittler haben technische Untersuchungen der beschädigten Batterie und ihrer Zellen durchgeführt. Die wahrscheinliche Brandursache ist eine physische Beschädigung der Batterie, die zu einem thermischen Durchgehen führte. Der aufgebaute Druck entlud sich durch Risse in der ersten betroffenen Batteriezelle und verursachte so ein thermisches Durchgehen in einigen weiteren Zellen.

Die Hauptursache des Brandes

Der leitende Forscher Helge Weydal vom Norwegischen Verteidigungsforschungsinstitut (FFI) erläuterte die Gefahren von Lithium-Ionen-Batterien in einem Artikel in der Ausgabe 2/2017 von Risk Consulting. Brände können durch physische Beschädigungen der Batteriezellen verursacht werden, wie sie unser Kunde erlebt hat, oder auch durch Verunreinigungen im Elektrolyten oder die mangelhafte Qualität des Separators.

Unzählige Geräte

Die Anzahl der Geräte mit Lithium-Ionen-Akkus in Haushalten und Unternehmen weltweit ist enorm. Wir sind von Milliarden solcher Geräte umgeben: Mobiltelefone, Laptops, Radios, Kameras, Taschenlampen und vieles mehr. Auch Geräte mit noch höherem Energieverbrauch, wie Rasenmäher, andere Elektrowerkzeuge und in den nordischen Ländern sogar Schneefräsen, gehören zur Standardausstattung vieler Haushalte.

Elektroautos erobern rasant zahlreiche internationale Märkte. Busse, Schiffe, Fähren, Lkw und sogar Flugzeuge werden für kommerzielle Zwecke entwickelt und nutzen alle Lithium-Ionen-Technologie als Energiequelle. Große Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden zur Energiespeicherung und Optimierung von Solaranlagen eingesetzt.

Was tun, wenn eine Batterie überhitzt oder Feuer fängt?

Wenn ein Lithium-Ionen-Akku überhitzt, zischt oder sich ausbeult, entfernen Sie das Gerät sofort von brennbaren Materialien und legen Sie es auf eine nicht brennbare Unterlage. Entfernen Sie den Akku, wenn möglich, und lassen Sie ihn im Freien ausbrennen. Das bloße Trennen des Akkus vom Ladegerät kann den Zerstörungsprozess möglicherweise nicht stoppen.

Ein kleiner Lithium-Ionen-Brand kann wie jeder andere Brand mit brennbaren Stoffen bekämpft werden. Am besten eignen sich Schaumlöscher, CO₂, ABC-Trockenlöschmittel, Graphitpulver, Kupferpulver oder Natron (Natriumcarbonat). Bei einem Brand in einer Flugzeugkabine empfiehlt die FAA dem Flugpersonal die Verwendung von Wasser oder Limonade. Wasserbasierte Produkte sind am einfachsten erhältlich und geeignet, da Lithium-Ionen-Akkus nur sehr wenig Lithiummetall enthalten, das mit Wasser reagiert. Wasser kühlt zudem die Umgebung und verhindert die Ausbreitung des Feuers. Auch Forschungslabore und Fabriken verwenden Wasser zum Löschen von Lithium-Ionen-Akkubränden.

Die Besatzung hat während des Fluges keinen Zugang zum Frachtraum eines Passagierflugzeugs. Um im Brandfall die Sicherheit zu gewährleisten, sind Flugzeuge mit Feuerlöschanlagen ausgestattet. Halon ist ein gängiges Feuerlöschmittel, reicht aber möglicherweise nicht aus, um einen Lithium-Ionen-Akkubrand im Frachtraum zu löschen. Tests der FAA ergaben, dass das in Frachträumen von Flugzeugen installierte Halon-Löschgas einen Batteriebrand nicht löschen kann, der sich mit anderen leicht entzündlichen Materialien wie dem Gas in einer Aerosoldose oder Kosmetika, die häufig von Reisenden mitgeführt werden, vermischt. Das System verhindert jedoch, dass sich das Feuer auf angrenzende brennbare Materialien wie Karton oder Kleidung ausbreitet.

Mit dem zunehmenden Einsatz von Lithium-Ionen-Akkus wurden verbesserte Methoden zur Bekämpfung von Lithiumbränden entwickelt. Das Löschmittel AVD (Aqueous Vermiculite Dispersion) zerstäubt chemisch exfoliertes Vermiculit als Nebel und bietet dadurch Vorteile gegenüber bestehenden Produkten. AVD-Feuerlöscher sind als 400-ml-Aerosoldose für Kleinbrände, als AVD-Kanister für Lagerhallen und Fabriken, als 50-Liter-AVD-Wagensystem für größere Brände sowie als modulares System für den Transport auf einem Pick-up erhältlich.

Ein großer Lithium-Ionen-Brand, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug, muss unter Umständen kontrolliert abbrennen. Wasser mit Kupferzusatz kann verwendet werden, ist aber möglicherweise nicht verfügbar und für Feuerwehren teuer. Experten raten daher zunehmend dazu, auch bei großen Lithium-Ionen-Bränden Wasser einzusetzen. Wasser senkt zwar die Verbrennungstemperatur, ist aber für Batteriebrände mit Lithiummetall nicht empfehlenswert.

Bei einem Brand mit einer Lithium-Metall-Batterie darf ausschließlich ein Feuerlöscher der Brandklasse D verwendet werden. Lithium-Metall enthält viel Lithium, das mit Wasser reagiert und das Feuer verschlimmert. Mit der zunehmenden Anzahl von Elektrofahrzeugen müssen auch die Methoden zur Brandbekämpfung solcher Brände verbessert werden.

Einfache Richtlinien für die VerwendungLithium-Ionen-Batterien

Ein defekter Lithium-Ionen-Akku beginnt zu zischen, sich aufzublähen und Elektrolyt zu verlieren.

Der Elektrolyt besteht aus Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel (Lithiumhexafluorophosphat) und ist leicht entzündlich. Der brennende Elektrolyt kann in unmittelbarer Nähe befindliche brennbare Materialien entzünden.

Löschen Sie einen Lithium-Ionen-Brand mit Wasser oder verwenden Sie einen herkömmlichen Feuerlöscher. Verwenden Sie für Lithiummetallbrände ausschließlich einen Feuerlöscher der Brandklasse D, da Lithium mit Wasser reagiert. (Lithium-Ionen-Akkus enthalten nur geringe Mengen an Lithiummetall, das mit Wasser reagiert.)

Ist kein Feuerlöscher der Klasse D verfügbar, löschen Sie einen Brand von Lithiummetall mit Wasser, um eine Ausbreitung des Feuers zu verhindern.

Um einen Lithium-Ionen-Brand optimal zu löschen, verwenden Sie einen Schaumlöscher, CO₂, ABC-Trockenlöschmittel, Graphitpulver, Kupferpulver oder Soda (Natriumcarbonat), wie Sie es auch bei anderen Bränden brennbarer Stoffe tun würden. Reservieren Sie den Kurs.

Löschmittel nur für Lithiummetallbrände.

Lässt sich der Brand einer brennenden Lithium-Ionen-Batterie nicht löschen, lassen Sie den Akku kontrolliert und sicher abbrennen.

Beachten Sie die Zellteilung, da jede Zelle bei Hitze in ihrem eigenen Tempo verbraucht werden kann. Legen Sie ein scheinbar durchgebranntes Akkupack für einige Zeit ins Freie.