Gefahren in Verbindung mit Lithium-Ionen-Akkus: Erstmalige Veröffentlichung umfassender Leitlinien durch FM
Lithium-Ionen-Akkus begegnen uns überall. Nun gibt es Leitlinien für ihre Lagerung und Herstellung.
Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass Sie diesen Artikel mithilfe eines Lithium-Ionen-Akkus lesen. Sie versorgen Ihr Mobiltelefon, Ihren Laptop und Ihr Tablet mit Strom. Selbst wenn Sie nach wie vor die Arbeit an einem Desktop-Computer vorziehen, sind Sie dennoch umgeben von: Smartwatches. Digitalkameras. Saugrobotern. Von Geräten, die so klein sind wie Ihre elektrische Zahnbürste, bis hin zu großen wie einem Elektroauto – Lithium-Ionen-Akkus sind einfach überall.
In den letzten Jahren machten sie auch oft in den Nachrichten Schlagzeilen – wenn sie Feuer fingen, explodierten oder beides. Derartige Vorfälle ereignen sich jedoch weiterhin nur selten, insbesondere wenn man bedenkt, wie allgegenwärtig diese Akkus sind. Dennoch stellen von Lithium-Ionen-Akkus ausgehende Brände eine zunehmende Bedrohung für die Resilienz globaler Unternehmen dar.
Der Industriesachversicherer FM hat sich die Bewältigung dieser Herausforderungen zum Ziel gesetzt. Im Oktober veröffentlichte FM erstmals Richtlinien für die Schadenverhütung bei der Herstellung und Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus. Jahrelang fehlten der Branche umfassende Brandschutznormen, selbst als die Entwicklung hin zu umweltfreundlicheren Energielösungen die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus sprunghaft ansteigen ließ.
Dies hat sich nun geändert.
„Aufgrund der Nachrichtenberichte herrscht oftmals die Meinung vor, dass Lithium-Ionen-Akkus eine große Gefahr darstellen, ständig in Brand geraten und explodieren“, erklärt Stephanie Thomas, Senior Staff Engineering Specialist bei FM, die die Erstellung des FM Datenblattes zur Schadenverhütung federführend leitete. „Was nicht bedacht wird, ist, dass wir sie ständig mit uns herumtragen. Es besteht ein großes Missverständnis hinsichtlich der Gefahrenhäufigkeit und es gibt nur begrenzte Informationen darüber, wie am besten mit ihnen umgegangen werden sollte.
Das neu herausgegebene Datenblatt basiert auf strengen technischen und wissenschaftlichen Erkenntnissen und soll diese Wahrnehmung nun korrigieren. Es stützt sich auf jahrelange Tests in den Forschungseinrichtungen von FM im US-amerikanischen West Glocester, Rhode Island, und Norwood, Massachusetts sowie auf Input von herstellenden Betrieben, anwendenden Personen und anderen Fachleuten. Forschende von FM setzten ganze Paletten voller Lithium-Ionen-Akkus in Brand, um reale Bedingungen zu simulieren. Ergänzt wurde dies durch Versuche in kleinerem Maßstab, um die physikalischen Zusammenhänge auf einer grundlegenderen Ebene zu verstehen.
Dieses Vorgehen verhalf FM dazu, Dinge zu sehen, die andere nicht sehen.
„Es ist nicht so, dass Schutz unmöglich ist“, so Benjamin Ditch, Principal Research Engineer bei FM, der die wissenschaftlichen Arbeiten zur Unterstützung der Ausarbeitung des Datenblattes leitete. „Wir müssen uns lediglich vergewissern, dass wir die Gefahr richtig verstehen.“
Die FM Datenblätter zur Schadenverhütung sind kostenlos und basieren auf fast 200 Jahren Erfahrung mit Sachschäden. Darüber hinaus umfassen sie Forschungs- und Engineering-Ergebnisse zu den unterschiedlichsten Themen – von der Lagerung von Faserballen bis hin zu Rechenzentren. Das vollständige FM Datenblatt zur Schadenverhütung 7-112, Lithium-Ion Battery Manufacturing and Storage, ist in der Online-Datenbank von FM abrufbar. Lesen Sie weiter, um einen umfassenderen Überblick über Lithium-Ionen zu erhalten und einige wichtige Fakten zu erfahren:
Lithium-Ionen-Akkus und thermisches Durchgehen
Wenn Sie sich auch nur ein wenig mit Lithium-Ionen-Akkus auskennen, dann haben Sie vielleicht schon einmal von thermischem Durchgehen gehört.
Zu einem thermischen Durchgehen kommt es im Wesentlichen dann, wenn in einer Akkuzelle ein Kurzschluss erfolgt. Dadurch entsteht eine chemische Reaktion, die zur Freisetzung von Gasen führt – dies kann wiederum einen Brand oder eine Explosion verursachen. Sobald eine derartige Reaktion auftritt, lässt sie sich nicht mehr anhalten. Allerdings kann man versuchen, ein Übergreifen auf andere Zellen zu verhindern, indem die betroffenen Akkus entfernt oder mit Wasser gekühlt werden.
Aber warum kommt es überhaupt zu einem thermischen Durchgehen bei Akkus?
Generell wurden die Akkus, bei denen Probleme auftraten, unsachgemäß behandelt – sie wurden entweder fallen gelassen, überladen, durchstochen oder sogar angebissen. (Letzteres haben sowohl Hunde als auch Menschen tatsächlich getan.) In einigen Fällen sind Herstellungsfehler die Ursache. Ein Brand in einem Akku kann auch zu einem thermischem Durchgehen in einer anderen führen.
„Die meisten haben nie ein Problem mit in Mobiltelefonen oder Laptops enthaltenen Akkus“, erklärt Stephanie Thomas. „Wenn es zu Zwischenfällen kommt, wurden die Akkus wahrscheinlich auf irgendeine Weise unsachgemäß behandelt.“
Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus und Sprinkler
Genauso wie Produkte mit Lithium-Ionen-Akkus in allen Formen und Größen vorhanden sind, gibt es auch verschiedene Arten, sie herzustellen und zu lagern.
Möglicherweise haben Sie eine Menge Elektrowerkzeuge in Ihrem Lager. Jedes dieser Elektrowerkzeuge enthält einen Lithium-Ionen-Akku, der zu 30 Prozent aufgeladen ist. Die Akkus befinden sich im Kunststoffgehäuse des Elektrowerkzeugs in ihrer Produktverpackung, die wiederum in einem Versandkarton liegt.
Insgesamt betrachtet stellt dies ein relativ geringes Risiko dar. Aufgrund der geringeren Ladung ist es weniger wahrscheinlich, dass es in dem Akku zu einem thermischen Durchgehen kommt. Selbst wenn es zu einem Verpackungsbrand kommen sollte, würde dieser einen Sprinkler auslösen, der das Feuer schnell unter Kontrolle brächte, ohne dass benachbarte Akkus in Mitleidenschaft gezogen würden.
Andererseits bringt die Lagerung einer großen Menge an Zellen, Modulen oder Akkus selbst eine Reihe anderer Herausforderungen mit sich. Hinsichtlich der Lagerung von Akkus werden im FM Datenblatt zur Schadenverhütung Schutzmaßnahmen empfohlen, die auf dem Ladezustand, der Decken- und der Lagerhöhe und natürlich dem Verpackungsmaterial basieren. Wenn die Akkus nicht in Kartons verpackt sind, ist zu erwarten, dass im Brandfall ein größerer Schaden entsteht. Aus diesem Grund ist ein stärkerer Schutz erforderlich, um die Akkubeteiligung insgesamt zu begrenzen. Dies könnte beispielsweise durch eine geringere Lagerhöhe oder Regalsprinkler erreicht werden.
Welche Anordnung auch immer vorliegt, die Empfehlungen werden durch strenge Tests untermauert. Kunden können sich bei der Umsetzung von Schutzmaßnahmen auf diesen allgemein anerkannten und formal dokumentierten Ansatz stützen.
„Aufgrund der Erstellungsart der FM Datenblätter zur Schadenverhütung genießen diese Dokumentationen eine hohe Glaubwürdigkeit“, so Ditch.
Stärkere Zusammenarbeit bei der Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus
Das Datenblatt ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit: Es wurde von Stephanie Thomas und ihrem Team mit Forschungsunterstützung einer Gruppe unter der Leitung von Benjamin Ditch ausgearbeitet und enthält Input von Unternehmen, die Lithium-Ionen-Akkus produzieren oder diese in anderen Produkten verwenden. Zudem waren sogar Unternehmen involviert, die auf die Herstellung von Sprinklern spezialisiert sind.
Aber damit nicht genug. Das Datenblatt wird bereits überarbeitet, da immer mehr Forschung und Engineering in diese sich schnell entwickelnde Technologie einfließen. Aber auch wenn die Risiken zunehmen und sich verändern – auf die Expertise von FM ist stets Verlass.