Warum kommt es zu Batteriebränden und welche Gefahren bergen sie?

Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund des Phänomens des thermischen Durchgehens potenziell gefährlich. Dabei kommt es zu einem plötzlichen Temperatur- und Druckanstieg in der Zelle, wodurch brennbare Gase freigesetzt werden. Wenn die Temperatur hoch genug ist, können sich diese Gase entzünden, was zu einem schwer kontrollierbaren Brand und der Emission giftiger Dämpfe führt.

 

Beim thermischen Durchgehen einer Lithium-Ionen-Batterie werden verschiedene Gase freigesetzt, darunter Lithiumoxide, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Phosgen. Jedes dieser Gase hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften, die Gesundheit und Sicherheit gefährden können.

 

Lithiumoxide sind die Oxidationsprodukte von Lithium, die aufgrund ihrer chemischen Reaktivität gefährlich sind. Sie können mit Feuchtigkeit reagieren, was zu Verätzungen führen kann, und bei Kontakt mit Luft können leicht entzündliche und explosive Gemische entstehen.

 

Kohlendioxid (CO2) ist ein nicht brennbares Gas, kann jedoch in hohen Konzentrationen zu Atemnot, Bewusstlosigkeit und im Extremfall sogar zum Tod durch Ersticken führen. Bei längerem Einatmen kann es zu verschiedenen Gesundheitsbeschwerden wie Kreislauf- und Atembeschwerden kommen.

 

Schwefeldioxid (SO2) ist ein stark reizendes und giftiges Gas, das schwere Atemprobleme verursachen kann, insbesondere bei Menschen mit Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung.

 

Phosgene sind besonders gefährlich, da es sich um hochgiftige Gase handelt, die die Lunge schädigen oder sogar zum Tod führen können. Darüber hinaus sind Phosgene potenziell krebserregend, was bedeutet, dass eine längere oder häufige Exposition gegenüber diesen Gasen das Krebsrisiko erhöhen kann.

 

All dies unterstreicht, wie gefährlich der unsachgemäße Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien sein kann und wie wichtig es ist, ordnungsgemäße Sicherheitsverfahren einzuhalten.

 

Laut Experten im Gespräch mit TechCrunch besteht die erhöhte Brandgefahr insbesondere für billige Batterien und Elektrofahrräder, die oft aus China importiert werden. Laut Leo Raudys, Leiter von Call2Recycle, einer Batterierecyclingorganisation, ist der niedrige Preis häufig auf Einsparungen im Herstellungsprozess zurückzuführen. Die Verwendung minderwertiger Materialien und das Überspringen bestimmter Prozessschritte kann zu Defekten wie Ausbeulungen oder rissigen Zellen führen, was wiederum die Gefahr eines thermischen Durchgehens birgt.

 

Raudys betont: „Wir bekommen, wofür wir bezahlen.“ Der niedrige Preis einer Batterie bedeutet oft, dass die Produktion beschleunigt wurde, indem bestimmte Schritte im Prozess übersprungen wurden.

 

Ein Beispiel für eine Stadt, in der das Problem von Batteriebränden besonders akut ist, ist New York. Lebensmittellieferanten auf Elektrofahrrädern kaufen für ihre Arbeit häufig günstige Fahrräder online oder aus zweiter Hand. Diese Fahrräder werden stark beansprucht – Lieferarbeiter können bis zu 100 Meilen pro Tag zurücklegen. Jede Kollision, jeder Sturz oder jede Beschädigung der Batterie erhöht die Gefahr einer Explosion. Besonders gefährlich ist es, einen solchen Akku über Nacht laden zu lassen, was zu Überhitzung und Entzündung führen kann.

 

George Kerchner von der „Rechargeable Battery Association“ weist darauf hin, dass selbst hochwertige Batterien bei Beschädigung eine Brandgefahr darstellen können. Reparaturversuche oder Selbstmodifikationen können die vom Hersteller in die Batterie eingebauten Sicherheitsfunktionen beeinträchtigen.

 

Wir stehen derzeit vor der Herausforderung, dass es an wirksamen Methoden mangelt, um Bränden von Lithium-Ionen-Batterien im häuslichen Bereich entgegenzuwirken. Typische Feuerlöschmittel wie Pulver-, Kohlendioxid- oder Wasserlöscher sind nicht in der Lage, einen solchen Brand zu löschen oder ein thermisches Durchgehen zu verhindern.

 

Eine Lösung, die das Risiko angesichts dieser Schwierigkeiten zumindest teilweise reduzieren kann, sind spezielle Brandschutzhüllen für Fahrräder und Elektroroller, wie sie beispielsweise von E-WESTA hergestellt werden. Die Verwendung dieser Art von Schutz dient zwei Hauptzwecken.

 

Erstens begrenzt die Abdeckung die Entwicklung von Flammen im Inneren, was dazu beiträgt, die Entstehung eines Feuers zu minimieren. Zweitens wirkt die Abdeckung als dämpfende Umgebung für eine mögliche Explosion. Anstatt zuzulassen, dass Brandgase den Raum in Mengen füllen, die eine Explosion auslösen könnten, ermöglicht die Abdeckung, dass sich diese Gase in ihrem Inneren entzünden, wodurch die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre begrenzt wird.

 

Es ist jedoch zu beachten, dass wir auch mit der Verwendung einer Abdeckung die Freisetzung giftiger Verbrennungsprodukte nicht vollständig verhindern können. Brandschutzabdeckungen sind speziell dafür konzipiert, eine kontrollierte Freisetzung von Brandgasen zu ermöglichen und so ein Platzen der Abdeckung zu verhindern.

 

Allerdings muss man sich darüber im Klaren sein, dass eine Brandschutzabdeckung lediglich eine Sicherheitsmaßnahme und keine universelle Lösung des Problems darstellt. Dies ist ein Bereich, der weiterer Forschung und Entwicklung bedarf, und zum jetzigen Zeitpunkt gibt es noch keine globale Lösung, die dieser Herausforderung effektiv begegnen kann. Einige Wissenschaftler und Ingenieure auf der ganzen Welt arbeiten ständig daran, wirksame Methoden zum Löschen von Bränden von Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln, aber bisher ist es immer noch ein Bereich voller Unbekannter und Unbekannter.