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„Artgerechte Haltung“ von Lithium-Ionen-Akkus

Bild 1: Ladegeräte und Akkus verbrannt, schon eine in Brand geratene Zelle entzündet schnell die Umgebung. (Urheber: CEMO)

Bild 1: Ladegeräte und Akkus verbrannt, schon eine in Brand geratene Zelle entzündet schnell die Umgebung. (Urheber: CEMO)

Ob Smartphone, Notebook, Kinderroller, Pedelec oder Rollstühle und Krankenbetten, die Liste mobiler Geräte, die mit Lithium-Akkus betrieben werden, ist lang. Doch lediglich der Transport dieser Akkus ist streng in den Gefahrgutvorschriften gesetzlich geregelt. Darüber hinaus gelten für Umgang bzw. Lagerung die vom Hersteller empfohlenen Hinweise und die richtungsweisenden Publikationen der Versicherungswirtschaft. Doch wie genau muss man diese einhalten bzw. was kann bei Missachtung der Vorgaben passieren?

Beim Lithium-Ionen-Akku sind brennbare Bestandteile und Brandförderer sozusagen gemeinsam in einem „Tank“ – der Akkuzelle – verbaut. Plus und Minuspol werden nur durch hauchdünne Separatoren voneinander getrennt, was dem Keim der Brandgefahr entspricht. Je dünner die Separatoren ausfallen, umso platzsparender kann das Gehäuse sein und je höher die Kapazität der Zelle. Die Leitfähigkeit stellt ein Elektrolyt sicher, das aufgrund der reaktiven Lithium-Anteile völlig wasserfrei sein muss, dadurch aber aus leicht entzündbaren Chemikalien besteht. Die Schadensursachenforschung hat für viele marktüblichen Energiespeicher gezeigt, dass die hauchdünnen Separatoren sehr fragil sind und ein Durchstoßen unweigerlich zum Kurzschluss mit starker Erhitzung bis zum Brand führen kann. Solche Kurzschlüsse können auch durch mechanische Schäden durch Sturz oder Vibration etc. entstehen. Dabei können durchaus Stunden oder Tage bis zum thermischen Durchgehen verstreichen, es kann also lange nach einem harten Aufprall noch zum Brand kommen (Bild 1). Brennt der Akku dann mit Luftzufuhr, gilt als Daumenregel: die freiwerdende thermische Energie der Akkumaterialien ist etwa 10-mal so hoch wie die elektrische Kapazität des Akkus. Zur Gefahrenprävention kann sich damit für jeden Lithium-Ionen-Akku ein „Brennwert“ berechnen lassen, der sich zur Verdeutlichung in eine gewisse Menge an Benzin umrechnen lässt und so recht anschaulich die harmlose Erscheinung dieser Energiespeicher widerlegt.

Bild 2: Akku-Sicherheitsschrank zum Laden und Lagern von Lithium-Ionen-Akkus direkt am Arbeitsplatz (Urheber: CEMO)

Bild 2: Akku-Sicherheitsschrank zum Laden und Lagern von Lithium-Ionen-Akkus direkt am Arbeitsplatz (Urheber: CEMO)

Akkupflege beim Laden

Um einen möglichst störungsfreien Betrieb bei hoher Sicherheit zu gewährleisten, gilt es einige einfache Regeln zu beachten): Beschädigte Akkus sollten nicht aufgeladen werden, das gilt auch für Akkus, die „nur“ abgestürzt sind und äußerlich unbeschädigt erscheinen. Niemals dürfen Akkus unter etwa 10 °C und über ca. 40 °C aufgeladen werden, da es dabei zu inneren Schäden kommen kann. Gleiches gilt für kalte und heiße Akkus beim Betrieb, auch hier ist das genannte Temperaturfenster möglichst einzuhalten. Beim Laden darf ausschließlich das vorgesehene Ladegerät verwendet werden. Sonst kann es schnell zur Überladung des Akkus oder einzelner Zellen kommen, da das sogenannte Balancing des Batteriemanagementsystems (BMS) sonst nicht funktioniert, das alle Akkuzellen auf gleichen Ladezustand bringt.

Fehlertolerantes Laden

Auf den ersten Blick ist ein Akkubrand bei Markenware scheinbar eher die Ausnahme, da jedoch immer mehr Akkus im Einsatz sind, steigt auch die Zahl der durch Lithium-Akkus verursachten Brände. Da Fehler unsichtbar sein können, lassen sich Brände nicht zu 100 % vermeiden, aber gegen die Folgeschäden gibt es gute Lösungen: Die einfachste Methode ist das Laden in feuerfester Umgebung mit Sicherheitsabständen, was ohne weiteres in der betrieblichen Praxis kaum umsetzbar ist. Für den Hobby-Bereich gibt es flammenhemmende Beutel für z.B. Handyakkus oder den Modellbau, aber diese stoßen schnell an ihre Grenzen und sind im Profi-Einsatz nicht verlässlich genug. Für eine professionelle

Bild 3: Kompakte Akku-Ladeschränke für Werkzeug- und sonstige Kleinakkus mit Alarmierung im Brandfall (Urheber: CEMO)

Bild 3: Kompakte Akku-Ladeschränke für Werkzeug- und sonstige Kleinakkus mit Alarmierung im Brandfall (Urheber: CEMO)

Ladetätigkeit sind dagegen spezielle Ladeschränke die erste Wahl. Da gibt es je nach Bedarf unterschiedliche Varianten. Die feuersicheren Ladeschränke mit eingebauten Steckdosen sind ideal für Firmen die z.B. geladene Akkus bei der Pedelec-Produktion vor Ort am Arbeitsplatz vorhalten müssen (Bild 2). Kleinere Ladeschränke mit abgestuftem Sicherheitskonzept sind ideal für kleinere Akkumengen bspw. für Werkzeuge oder im Pedelec-Verleih. Die Bandbreite reicht vom einfachen Modell mit Rauchmelder und Stromlosschaltung im Brandfall durch Hitzeentwicklung bis hin zu Ausführungen mit Fernalarmierung per Mobilfunk (Bild 3). So ist auch ohne Mitarbeiter vor Ort eine ständige Überwachung gewährleistet, ein deutlicher Sicherheitsgewinn der sich oft auch in einer Minderung der Versicherungsprämie widerspiegelt.

Weitere Informationen: www.cemo.de

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