Nach dem Brand in Hannover

Falscher Umgang und Fertigungsfehler machen Lithium-Akkus brandgefährlich

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Lithium-Ablagerungen können zu Brandrisiken führen

Bei diesem Effekt bildet sich metallisches Lithium, das sich an der Anode der Batterie anlagert. Dieses metallische Lithium steht einerseits für die elektrochemischen Prozesse nicht mehr zur Verfügung. Das bedeutet, dass die Kapazität des Akkus reduziert wird. In extremen Fällen kann dieses Lithium Plating aber auch zu Kurzschlüssen und damit zu Bränden führen, weil metallisches Lithium als Alkalimetall schnell entflammbar ist.

Der Prozess des Lithium Plating ist seit längerer Zeit bekannt, konnte aber erstmals im Jahr 2014 von Wissenschaftlern der TU München mithilfe von Neutronenstrahlen beobachtet werden.

Auch mechanische Beanspruchung schadet den Pedelec-Akkus. TÜV-Sprecherin Atzler nennt erste Untersuchungen, die darauf hinweisen, dass Rüttel- oder Schockbelastungen, denen ein E-Bike ausgesetzt ist, während man über Stock und Stein fährt, die Sicherheitsmechanismen in den Batterien irreversibel zerstören können. „Wenn dann noch irgendein Defekt hinzukommen sollte, könnte das tatsächlich zu einem Brand führen, da die eingebauten Sicherheitsvorkehrungen versagen können“, so Atzler.

Unachtsamer Umgang in elektrischer Hinsicht schließt unter anderem das Laden mit nicht dafür vorgesehenen Kabeln und Geräten ein. Darüber hinaus kann das Überladen von Akkus zu signifikanten Beschädigungen an der Anode und der Kathode der Zelle führen, so der Bericht der Fire Protection Research Foundation. Daraus können Kurzschlüsse und Brände resultieren. Zwar verfügen viele Akkus mittlerweile über einen Überladungsschutz. Fertigungsfehler, mechanische Beeinträchtigungen oder das Laden mit nicht zugelassenen Geräten können jedoch dazu führen, diesen Schutz zu eliminieren.

Das Über-Entladen von Lithium-Ionen-Akkus kann ebenfalls zu Schäden an den Elektroden führen. Wird die Batterie dann wieder geladen, dann kann es ebenfalls zur Ablagerung von kristallinem Lithium kommen. TÜV-Sprecherin Atzler rät daher generell von der Tiefentladung der Batterien sowie vom Entladen bei tiefen Temperaturen ab.

Mangelhaftes Zellendesign und Fertigungsfehler sind für Verbraucher in der Regel nicht zu entdecken. Nach den Erfahrungen der Fire Protection Research Foundation ist die Mehrzahl der Akkubrände allerdings auf Fertigungsfehler zurückzuführen. TÜV-Sprecherin Atzler weist deshalb darauf hin, nur Akkus zu verwenden, die nach bestimmten Normen und Standards geprüft wurden.

Als generelle Prüfnorm nennt Atzler hier die UN 38.3 die sich mit dem Transport von Batteriezellen befasst. Sie umfasst, Höhensimulationen, eine thermische Prüfung, Tests auf Schwingung, Schlag, äußere Kurzschlüsse, Aufprall oder Quetschungen, Überladung sowie erzwungene Entladung.

Umfangreicher ist der Standard IEC 62133, der die Sicherheitsanforderungen für Akkumulatoren umfasst. Nach Aussage von TÜV-Sprecherin Atzler beinhaltet dieser Standard auch die Prüfung des technischen Designs der Batteriezellen.

Ein bereits gültiger Normentwurf ist die prEN 15194 für elektrisch unterstützte Fahrräder. Sie umfasst auch Testvorschriften für die im Fahrrad verbauten Batterien, sofern „diese nicht schon nachweisbar andere Standards erfüllt haben“, so die TÜV-Sprecherin. Verbraucher sollten beim Kauf eines Pedelecs in jedem Falle darauf achten, schließt Sprecherin Atzler, dass der Akku des Elektrofahrrads abgenommen werden kann und dass das Fahrzeug eine CE-Kennzeichnung trägt.

Darüber hinaus rät sie, die Akkus prüfen zu lassen, wenn ein merklicher Kapazitätsverlust der Batterie eintritt. Denn falls sich kristallines Lithium im Akku abgelagert haben sollte, ist das erste Anzeichen dafür immer eine reduzierte Leistungsfähigkeit der Batterie.

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