Lithium-Ionen-Akkus im privaten und gewerblichen Bereich

15.03.2020

Die schöne neue Zeit beschert uns neben den Annehmlichkeiten, die uns durch die Nutzung von Laptops, Mobiltelefonen, Elektrofahrrädern und vermehrt durch Elektrowerkzeuge und Baumaschinen begegnen, auch manche Nachteile im Umgang, Transport und Lagerung der benötigten Akkus. Weit verbreitet ist der Lithium-Ionen (Li-ion)-Akku, der aus einer Lithium-Metalloxid-Kathode, einer Lithium-Graphit-Anode oder anderen Kohlenstoffverbindungen und einem wasserfreien Elektrolyt besteht. Zur Leistungssteigerung oder Spannungserhöhung werden dann mehrere dieser Zellen parallel oder in Reihe geschaltet und als sogenannte Akku-Packs bezeichnet. Sie besitzen gegenüber anderen Akkus einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Lebensdauer und weniger Kapazitätsverlust durch häufige Teilentladungen, den so genannten Memory-Effekt. 

Brandgefahr

Es ist vor allem die Brandgefahr, die sich bei unsachgemäßer Handhabung oder Fehlern im Herstellungsprozess erhöht. Dabei ist vor allem im Umgang mit Akku-betriebenen Geräten auf deren Umgebungstemperatur zu achten. Transportiert man sein E-Bike im Sommer im Auto und lässt dieses inklusive Akku in der Sonne stehen, führt das nicht unbedingt zum Brand, kann aber bereits zur Schädigung beitragen, die meist durch inneren oder äußeren Kurzschluss entstehen. Auch Überladung oder Tiefenentladung der Akku-Packs führen zu Akkuschäden und stellen somit ursächlich eine Brandgefahr dar. Kommt es bei den Akkus zu einer Temperaturerhöhung von ca. 60 bis 80 Grad Celsius, die durchaus im Sommer unter permanenter Sonneneinstrahlung in einem geschlossenen Auto auftreten können, dann beginnt die Gasbildung bei der Zersetzung und Verdampfung der Elektrolytflüssigkeit. Vorgeschädigte Akkus sind bei erneuter äußerer Temperaturerhöhung besonders gefährdet, eine geringere Lebensdauer und erhöhte Brandgefahr sind die Folge. 

Neben der Umgebungstemperatur spielt auch die mechanische Belastung eine Rolle. Durch Herunterfallen oder starke Erschütterungen oder Vibrationen können innere und äußere Kurzschlüsse auftreten. Beim inneren Kurzschluss verbinden sich die einzelnen Zellen untereinander, beim äußeren Kurzschluss werden die außen liegenden Batteriepole durch leitfähiges Material verbunden. Eine weitere Ursache für Akkuschäden stellen unsachgemäße Lade- und Entladevorgänge dar. Passt die Ladespannung des Ladegerätes nicht zur Spannung des Akkus, dann kann es auf Grund zu hoher Ladeströme zu einer Erhitzung des Akkus kommen, was wiederum zum Brand führen kann. Auch eine Überschreitung der Ladezeit über die sogenannte Vollladung hinaus beeinträchtigt den Akku, der Ladevorgang muss bei Erreichen der Vollladung automatisch beendet werden. Genauso verhält es sich bei der Entladung der Akkus, diese dürfen nur eine bestimmte Mindestkapazität erreichen. Wird diese unterschritten, man spricht hier von der Tiefenentladung, dann zersetzt sich die Elektrolytflüssigkeit und es entstehen Gase, die den Akku aufblähen können. 

Checkliste im Umgang mit Lithium-Ionen-Akkus

Was bedeutet das für den täglichen Umgang vor allem in der Handhabung von Geräten mit Akkus oder auch mit den Akkus allein? Folgende Checkliste soll helfen, die wichtigsten Anforderungen zu umreißen: 

  • Li-ion-Akkus dürfen nicht Hitze oder Feuer ausgesetzt werden, direkte Sonneneinstrahlung und Aufbewahrung im Auto sind zu vermeiden.
  • Li-ion-Akkus dürfen keinen harten Stößen ausgesetzt werden, ein Herunterfallen ist zu vermeiden.
  • Es dürfen nur die Ladegräte verwendet werden, die für das Produkt vorgesehen sind.
  • Tiefenentladungen sind durch eine Überwachung inklusive Batterieleistungsanzeige zu vermeiden. Üblicherweise werden Akkus im Einsatz vor Erreichen der Tiefenentladegrenze abgeschaltet. Wenn dieser Tiefenentladeschutz beispielsweise bei preiswerten Ersatzakkus zwielichtiger Anbieter fehlt, besteht hier eine unmittelbare Gefahr.
  • Kurzschlüsse während der Lagerung oder des Transportes von Akkus sind zu vermeiden. Das schließt die Verwendung der für den Akku vorgesehenen Verpackungen ein. Beim Akku-Wechsel ist die richtige Anordnung der Pole zu beachten, um ein Verpolen zu verhindern.
  • Beschädigte oder defekte Akkus dürfen nicht benutzt werden.
  • Beschädigte Akku sind gemäß den Herstellerangaben zu entsorgen.
  • Auslaufende Akkus dürfen nur mit säurebeständigen Schutzhandschuhen angefasst werden.
  • Ladegeräte sind vor Nässe und Staub zu schützen.
  • Werden Ladegeräte im Freien eingesetzt, müssen die Kabel und Verbindungen für den Einsatz im Freien geeignet sein.
  • Li-ion-Akkus dürfen nur unter Aufsicht geladen werden.

Transport

Da es sich bei Lithium-Ionen-Akkus um Gefahrengut der Klasse 9 (verschiedene gefährliche Stoffe und Gegenstände) handelt, unterliegen die Transporte von Li-ion-Akkus oder den Geräten, in denen sich die Akkus befinden, den Gefahrengutvorschriften . Diese stehen in unmittelbaren Zusammenhang mit der Transportweise (ob allein der Akku oder im Gerät) und der Art des Transportes (Handwerkerregelung, Versorgungstransport). Die Beförderung solcher Akkus von Bauunternehmen oder Handwerkerfirmen ist als sogenannte Kleinmenge im Rahmen ihrer betrieblichen Haupttätigkeit zulässig. Dabei muss allerdings die Kleinmengenberechnung nach dem Europäischen Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße (ADR) berücksichtigt werden. Liegt das Produkt aus dem Bruttogewicht der Akkus und dem in der ADR festgelegten Faktor 3 unter einer Grenze von 1.000 Punkten, ist der Transport zulässig. 

Brandbekämpfung

Kommt es denn doch einmal zu einem Feuer, verursacht durch Lithium-Ionen-Akkus, dann sollte man auf folgende Dinge achten: 

  • Sofortige Alarmierung der Feuerwehr, wenn noch nicht durch BMA (Brandmeldeanlage) bereits geschehen 
  • Wenn eine Eigenfährdung ausgeschlossen werde kann, dann Kühlung des Brandherdes mit Wasser, keine Verwendung von ABC-Handfeuerlöschern 
  • Beim Löschen PSA (persönliche Schutzausrüstung) verwenden, dazu zählen der Schutzanzug, Schutzhandschuhe, Schutzbrille und umgebungsluftunabhängiges Atemschutzgerät 

Egal mit welcher Art von Akkugeräten man in Berührung kommt, ob in der Freizeit oder im Job, ist es wichtig zu wissen, welche hohe Energiedichte sich in den Lithium-ionen-Akkus befindet und welche Auswirkungen diese auf den eigenen Gesundheitszustand haben kann. Ein sorgsamer Umgang sollte bei allen Tätigkeiten bewahrt bleiben. :::PETER SCHMIDT:::