Lithium-Batterien als Gefahrenquelle

Die Vorteile von Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus kommen allerdings nicht gänzlich ohne Nachteile daher, denn der physikalische Aufbau und insbesondere die hohe Energiedichte machen Lithium-Batterien bei falschem Handling oder falscher Lagerung zu einer Gefahrenquelle. Von brennenden Smartphone-Akkus, über explosive Akkus von E-Bikes bis zu größten Problemen, einmal in Brand geratene Batterien von E-Autos zu löschen, gibt es in der Presse unzählige Berichte von Situationen, in denen die Lithium-Ionen-Akkus zur Gefahr geworden sind.

Wann wird eine Lithium-Batterie zur Gefahrenquelle?

Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus sind im intakten Zustand nicht per se eine Gefahrenquelle. Die Batterieentwicklung ist so weit fortgeschritten, dass der mit Abstand größte Anteil aller Akkus und Batterien sicher und problemlos genutzt werden kann, ohne dass eine Gefahr von ihnen ausgeht. Zusätzlich sorgen moderne Batteriemanagementsysteme dafür, dass gerade bei besonders leistungsstarken Akkus und Batterien, nochmal ein zusätzlicher Sicherheitsmechanismus eingebaut wird. Dennoch lässt sich auch mit diesen vielfältigen Sicherheitsmaßnahmen nicht ganz ausschließen, dass Lithium-Batterien sich vom nützlichen Helfer im Alltag zu Gefahrenquelle entwickeln.

Drei Ursachen / Situationen sind ausschlaggebend

Typischerweise gibt es drei Ursachen bzw. Situationen, in denen aus einer harmlosen Lithium-Batterie eine Gefahrenquelle für die Umgebung wird. Beim Laden, insbesondere beim Schnellladen, werden die Akkus stark beansprucht, bei falscher Lagerung oder unsachgemäßem Transport können Lithium-Batterien zum Problem werden. Auch wenn die Zellen mechanische Schäden aufweisen, die häufig durch eine Krafteinwirkung von außen begründet sind (Unfall mit dem Elektroauto, Herabfallen eines E-Bike-Akkus etc.).

• Akkus werden beim (Schnell-) Laden zur Gefahr
• Falscher Transport von Lithium-Ionen-Akkus
• Unsachgemäße Lagerung von Li-Ionen-Batterien

Mechanische Schäden sind Gefahrenquelle

Mechanische Schäden, hervorgerufen durch die physische Krafteinwirkung durch Stöße, Stürze etc. sind mit die häufigsten Gründe, warum aus einem harmlosen Lithium-Ionen-Akku eine potenzielle Gefahrenquelle wird. Die mögliche Gefahr liegt an dem Aufbau einer Lithium-Batterie.  Die Kathoden- und Anodenschichten innerhalb eines Li-Ionen-Akkus sind durch eine extrem dünne Schicht voneinander getrennt, so dass Schäden an dieser inneren Schicht zu Kurzschlüssen und damit unkontrollierten Energieentladungen führen kann.

Schäden an der Separatorschicht sind meistens die Ursache

Diese Mikroschäden am Separator führen aber nicht direkt zum Akku-Brand oder bspw. zur Explosion eines E-Bike-Akkus. Sie können aber bspw. mit einer erhöhten Temperatur beim (Schnell-) Laden einhergehen und zeitversetzt Ursache von größeren Gefahren werden, die dann letztlich zum Brand oder zur Explosion führen können. Entsprechend sollte man Lithium-Batterien, die mechanische Schäden, Verformungen etc. aufweisen, auf keinen Fall mehr benutzen, laden etc., sondern diese unbedingt sicher zu einer geeigneten Entsorgungsstelle bringen und bis dahin möglichst sicher lagern.

Übersicht über Gefahren, die innerhalb des Akkus liegen

• Mechanische Schäden

Mechanische Schäden an Lithium-Akkus können zu einem Kurzschluss und in der Folge zu einem thermischen Durchgehen, besser bekannt als „Thermal Runaway“, führen. Diese Schäden können durch Stöße, Schläge oder das Eindringen von Fremdkörpern verursacht werden. Wenn die Separatorfolie zwischen den Elektroden beschädigt wird, kann es zu einem internen Kurzschluss kommen, was zu einer Überhitzung des Akkus führt.

• Schlechtes Batteriemanagementsystem

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist für die Überwachung und Steuerung von Lithium-Akkus verantwortlich. Ein schlechtes oder fehlerhaftes BMS kann zur Überladung, Tiefentladung oder Überhitzung der Akkus führen. Diese Zustände können zu einer Verringerung der Lebensdauer, Leistung oder im schlimmsten Fall zu einem thermischen Durchgehen führen.

• Produktionsfehler

Fehler bei der Herstellung von Lithium-Akkus, wie Verunreinigungen in den Materialien, Fehlstellen in der Separatorfolie oder unsachgemäßer Zusammenbau, können zu internen Kurzschlüssen und anderen Problemen führen, die die Sicherheit und Leistung der Akkus beeinträchtigen.

• Elektrolyt-Leckage

Ein Leck im Elektrolyten kann dazu führen, dass dieser mit der Umgebungsluft reagiert und eine chemische Reaktion hervorruft. Dadurch können sich potenziell brennbare oder giftige Gase entwickeln, die zu Bränden oder gesundheitlichen Gefahren führen können.

Übersicht über Gefahren, die in der falschen Handhabung / Benutzung liegen

• Falscher Transport

Während des Transports von Lithium-Akkus kann es zu mechanischen Schäden, Überhitzung oder anderen Gefahren kommen, wenn sie nicht ordnungsgemäß verpackt und geschützt sind. Stöße, Stürze oder das Eindringen von Feuchtigkeit können die Sicherheit der Akkus beeinträchtigen. Details zu diesem Punkt werden weiter unten näher ausgeführt. 

• Unsachgemäße Lagerung

Unsachgemäße Lagerbedingungen, wie hohe Temperaturen, Feuchtigkeit oder direkte Sonneneinstrahlung, können die Leistung und Sicherheit von Lithium-Akkus beeinträchtigen. Eine erhöhte Umgebungstemperatur kann dazu führen, dass der Elektrolyt schneller altert und die Zellchemie beeinträchtigt wird, was zu einem erhöhten Risiko von thermischem Durchgehen führt. Auch zu diesem Punkt finden Sie unten weitere Details.

• Falsches Laden

Das Laden von Lithium-Akkus mit ungeeigneten Ladegeräten oder bei falschen Spannungen und Strömen kann zu einer Überladung oder Überhitzung führen. Dies kann die Lebensdauer des Akkus verkürzen oder im schlimmsten Fall zu einem Brand oder einer Explosion führen. Details zu diesem Punkt werden weiter unten näher ausgeführt. 

• Beschädigung oder Modifikation von Geräten

Wenn elektronische Geräte, die Lithium-Akkus enthalten, beschädigt, unsachgemäß repariert oder modifiziert werden, kann dies die Sicherheit des Akkus beeinträchtigen. Eine unsachgemäße Handhabung der Akkus, wie das Durchstechen oder das Entfernen der Schutzschaltung, kann zu einem Kurzschluss oder anderen Gefahren führen.

• Nutzung unter extremen Bedingungen

Die Verwendung von Lithium-Akkus unter extremen Umweltbedingungen, wie sehr hohen oder niedrigen Temperaturen, kann die chemische Stabilität der Zellen beeinträchtigen. Dies kann zu einem erhöhten Risiko von thermischem Durchgehen oder einer verringerten Lebensdauer der Akkus führen.

Allgemeine Gefahren beim (Schnell-) Laden von Lithium-Ionen-Akkus

Das Laden von Lithium-Batterien geht immer mit einer Erhöhung der Temperatur im Akku einher, so dass dieser Zeitraum immer kritisch ist. Bei unsachgemäßer Ladung von Lithium-Batterien (bspw. dem Überladen oder der Nutzung ungeeigneter Ladegeräte) kann es entsprechend zur Gefahrenentwicklung kommen und Akkus sich so stark dabei erwärmen, dass zu Bränden oder sogar Akku-Explosionen kommen kann.

Nur intakte Akkus laden - am besten in sicherer Umgebung

Generell gilt hier aber: Intakte Lithium-Batterien, die mit den richtigen Geräten und sachgemäß geladen werden, bergen keine erhöhte Gefahr. Allerdings erkennt man nicht immer von außen, ob eine Lithium-Batterie vollkommen intakt ist. Entsprechend wird empfohlen, Lithium-Ionen-Akkus und Lithium-Batterien immer in entsprechend gesicherten Umgebungen zu laden.

Unsachgemäßer Transport und Lagerung von Lithium-Batterien

Die unsachgemäße Lagerung von Lithium-Batterien bzw. der unsachgemäße Transport kann zu Schäden an den Zellen führen, die dann wie oben beschrieben beim Laden oder in anderen Situationen zu Gefahrenquelle werden können. Das unsachgemäße Lagern und der falsche Transport sind dabei während des gesamten Lebenszyklus potenzielle Problemursachen. Ob beim Hersteller, Groß-, Zwischen- oder Einzelhandel bis hin zur Lagerung beim Benutzer bzw. nachher bei der Entsorgung – an allen Stellen ist die richtige Lagerung von Lithium-Batterien und Li-Ionen-Akkus von großer Bedeutung. Gleiches gilt für den Transport zwischen den einzelnen Punkten des Lebenszyklus.

Beispiele für unsachgemäße Lagerung

Beispiele verdeutlichen die unsachgemäße Lagerung von Lithium-Batterien. So sollten Lithium-Akkus in einem bestimmten Temperaturfenster gelagert und insbesondere vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden. Wird eine Lithium-Batterie in der prallen Sonne gelagert, können sich die Zellen schnell auf Temperaturen von 50°C und mehr aufheizen, was zu Schäden an den Zellen führen kann. Hierdurch wird die Brandgefahr bereits defekter Zellen (bspw. durch minimale Separatorschäden) stark erhöht. Auch Nässe oder große Kälte können Lithium-Batterien schädigen, so dass dies vermieden werden sollte. Ebenso sollte man im Alltag daher alle genutzten Akkus immer sicher lagern. Der Zarges Akku-Safe oder bspw. Lio Guard-Boxen von Genius sind auch für den privaten Gebrauch ideale Akku-Lagerbehälter, um Akkus von E-Bikes zu lagern, PowerTools oder bspw. aus dem Modellbau richtig aufzubewahren. 

Wie kann man sich vor den Risiken am besten schützen?

Lithium-Ionen-Akkus sind nicht per se gefährlich, sondern eine wertvolle Bereicherung des Alltags. Mit einigen grundlegenden Maßnahmen kann man das Risiko bzw. die Gefahr, die von Lithium-Ionen-Akkus ausgeht, minimieren. Im Folgenden sind die wichtigsten Faktoren aufgeführt, mit denen man gefahrlos Lithium-Ionen-Akkus im Alltag verwenden kann:

Verwendung von qualitativ hochwertigen Akkus und Komponenten

Um das Risiko von Problemen und Gefahren zu minimieren, sollten qualitativ hochwertige Lithium-Akkus und Komponenten, wie Batteriemanagementsysteme und Schutzschaltungen, verwendet werden. Qualitätsprodukte sind in der Regel besser verarbeitet und haben strengere Sicherheitsstandards. Schon beim Kauf der Akkus / Batterien bzw. der Geräte, in denen diese verbaut sind, auf entsprechende Standards achten.

Sachgemäßer Transport und Lagerung

Achten Sie darauf, Lithium-Akkus während des Transports und der Lagerung ordnungsgemäß zu verpacken und zu schützen. Vermeiden Sie extreme Temperaturen, direkte Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit. Befolgen Sie die Anweisungen und Richtlinien des Herstellers und der zuständigen Behörden. In unserem Sortiment finden Sie zudem alles Notwendige, um Akkus sicher lagern und transportieren zu können.

Verwendung von geeigneten Ladegeräten

Laden Sie Lithium-Akkus nur mit den vom Hersteller empfohlenen oder kompatiblen Ladegeräten. Achten Sie darauf, dass die Ladespannung und der Ladestrom den Spezifikationen des Akkus entsprechen. Der Wechsel des Ladegerätes kann zum Überladen, zur unkontrollierten Hitzeentwicklung, Schäden an den Zellen und am Batteriemanagementsystem führen.

Regelmäßige Inspektion und Wartung der Batterien / Akkus

Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand Ihrer Lithium-Akkus und Geräte, um mögliche Probleme frühzeitig zu erkennen. Achten Sie auf   Anzeichen von Schäden, wie Verformungen, Risse, Auslaufen oder ungewöhnliche Gerüche. Bei Anzeichen von Schäden oder Fehlfunktionen sollten Sie den Akku sofort austauschen oder professionelle Hilfe in Anspruch nehmen.

Vorsicht bei der Handhabung und Nutzung von Geräten

Seien Sie vorsichtig bei der Handhabung und Nutzung von Geräten, die Lithium-Akkus enthalten. Vermeiden Sie Stöße, Stürze oder das Eindringen von Fremdkörpern in das Gerät. Führen Sie keine unsachgemäßen Reparaturen oder Modifikationen durch, die die Sicherheit des Akkus beeinträchtigen könnten. Die beiliegende Gebrauchsanweisung des Herstellers stellt in der Regel alle notwendigen Informationen und Hinweise zur Handhabung, Nutzung und Pflege der akkubetriebenen Geräte bereit, auch Fehler und Probleme sollten in der Gebrauchsanweisung angesprochen werden.

Beachtung von Umweltbedingungen

Verwenden Sie Lithium-Akkus nur in den vom Hersteller empfohlenen Umweltbedingungen. Vermeiden Sie extreme Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit oder direkte Sonneneinstrahlung, um die chemische Stabilität und Sicherheit der Akkus zu gewährleisten und bspw. Schäden an den Zellen oder den Separatorschichten zu vermeiden.

Entsorgung von alten Akkus / Altbatterien

Irgendwann haben auch die besten Li-Ionen-Akkus / Batterien das Ende ihres Lebenszyklus erreicht und die Geräte bzw. die enthaltenen Akkus / Batterien müssten entsorgt werden. Eine Entsorgung über den normalen Hausmüll ist in der Regel nicht nur nicht erlaubt, sondern birgt signifikante Gefahren. Entsorgen Sie entsprechend alte oder defekte Lithium-Akkus gemäß den örtlichen Vorschriften und den Empfehlungen des Herstellers und / oder des Händlers, bei dem Sie das Gerät erworben haben. Falsch entsorgte Akkus können eine Umweltgefahr darstellen und in bestimmten Fällen sogar Brände oder Explosionen verursachen.

Schulung und Aufklärung

Eine sorgfältige Prävention kann viele Risiken und Gefahren vermeiden, die von Li-Ionen-Akkus ausgehen können. Informieren Sie sich über die Eigenschaften und potenziellen Gefahren von Lithium-Akkus. Teilen Sie dieses Wissen mit Familienmitgliedern, Kollegen oder Mitarbeitern, um das Bewusstsein für die richtige Handhabung und Nutzung von Lithium-Akkus zu erhöhen.