Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus: Praktische Hinweise für Alltagsgeräte
Die meisten Lithium-Ionen-Akkus verbringen ihr gesamtes Arbeitsleben ohne ernsthaften Zwischenfall. Das ist kein Zufall. Eine gut gemachte Zelle ist von Schutzschichten umgeben: einem Separator, Strombegrenzern, Batteriemanagement-Elektronik, Temperaturüberwachung, einem für den Akkupack entwickelten Ladegerät und einem Produktgehäuse, das für den normalen Gebrauch vorgesehen ist.
Sicherheitsprobleme treten eher auf, wenn eine dieser Schichten beschädigt, umgangen, schlecht angepasst oder außerhalb ihrer vorgesehenen Bedingungen betrieben wird.
Die nützlichste Fähigkeit im Bereich der Batteriesicherheit ist nicht zu wissen, wie man einen Batteriebrand bekämpft. Es ist, ein Problem frühzeitig zu erkennen, um das Gerät nicht mehr zu verwenden und sich sicher zu entfernen.
Dieser Leitfaden konzentriert sich auf wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkus in Telefonen, Laptops, Elektrowerkzeugen, E-Bikes, Rollern und Haushaltsgeräten. Er ersetzt nicht die Anweisungen des Herstellers, Arbeitsplatzverfahren, Transportvorschriften oder Ratschläge lokaler Rettungsdienste.
Erstens: „Lithiumbatterie“ kann zwei verschiedene Dinge bedeuten
Lithium-Ionen-Akkus sind wiederaufladbar und speichern Lithium in Elektrodenmaterialien. Sie versorgen die meisten modernen Elektronik- und Elektromobilitätsprodukte mit Strom. Lithium-Metall-Batterien enthalten metallisches Lithium und sind üblicherweise in einigen nicht wiederaufladbaren Knopfzellen, Kameras, Sensoren und Spezialprodukten zu finden.
Der Unterschied ist wichtig beim Transport, der Entsorgung und der Notfallreaktion. Ratschläge, die für Lithium-Metall-Batterien geschrieben wurden, sollten nicht automatisch auf Lithium-Ionen-Zellen angewendet werden und umgekehrt. Überprüfen Sie das Batterieetikett und das Produkthandbuch, anstatt sich nur auf die Form zu verlassen.
Wenn Sie ein klareres Bild davon wünschen, was sich in einer wiederaufladbaren Zelle bewegt, verfolgt unser visueller Leitfaden zur Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkus Lithium-Ionen und Elektronen durch einen vollständigen Lade-Entlade-Zyklus.
Eine Batterie gibt oft Warnzeichen, bevor Flammen erscheinen
Stellen Sie die Verwendung oder das Laden eines Lithium-Ionen-Akkus ein, wenn Sie eine Formveränderung, übermäßige Hitze, Leckagen, einen seltsamen Geruch, Verfärbungen oder ungewöhnliche Geräusche bemerken. Dies sind keine Symptome, die man „noch einmal testen“ sollte. Sie können auf interne Schäden, Gasentwicklung, einen elektrischen Fehler oder ein sich entwickelndes thermisches Ereignis hinweisen.
Ein geschwollenes Telefon kann seinen Bildschirm oder die Rückabdeckung anheben. Ein Elektrowerkzeug-Akku liegt möglicherweise nicht mehr flach auf. Ein E-Bike-Akkukoffer kann sich an einer Naht wölben. Drücken Sie das Gehäuse nicht wieder in Form, stechen Sie es nicht an, um „Druck abzulassen“, oder laden Sie es nicht weiter, um zu sehen, ob sich das Gerät erholt.
Wenn das Gerät kühl, stabil ist und nicht raucht oder undicht ist, schalten Sie es aus und befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers für beschädigte Batterien. Wenn es heiß ist, zischt, undicht ist, raucht oder sich schnell verändert, nähern Sie sich ihm nicht, um es auszustecken oder zu bewegen. Bringen Sie Personen in Sicherheit und kontaktieren Sie die örtlichen Rettungsdienste.
Was verwandelt einen Zellfehler in thermisches Durchgehen?
Eine Lithium-Ionen-Zelle speichert erhebliche chemische und elektrische Energie auf kleinem Raum. Ein Herstellungsfehler, Quetschung oder Durchstich, leitende Verunreinigung, starke Überhitzung, inkompatibles Ladegerät oder interner Kurzschluss kann lokalisierte Hitze erzeugen. Wenn diese Hitze Reaktionen startet, die schneller Wärme erzeugen, als die Zelle sie abgeben kann, kann die Temperatur exponentiell ansteigen.
Diese selbstverstärkende Erwärmungskette wird als thermisches Durchgehen bezeichnet. Die Zelle kann heiße, brennbare und schädliche Gase abgeben. In einem Mehrzellpack kann die Hitze einer Zelle benachbarte Zellen auslösen, sodass ein Ereignis fortgesetzt werden kann oder nach dem Verschwinden der ersten sichtbaren Flamme wieder aufzutauchen scheint.
Das bedeutet nicht, dass ein gewöhnlich warmes Telefon in thermischem Durchgehen ist. Prozessoren, Bildschirme, drahtlose Funkgeräte und Ladeelektronik erzeugen alle Wärme. Die Sorge gilt abnormaler Hitze – insbesondere wenn das Gerät im Leerlauf ist, schnell heißer wird, ein Warnzeichen zeigt oder mit Schwellung, Geruch, Geräusch oder Rauch einhergeht.
Sicheres Laden hängt vom Gerät ab
Für Telefone, Tablets und Laptops: Verwenden Sie das vom Hersteller mitgelieferte Ladegerät oder ein seriöses Ladegerät und Kabel, die der Gerätehersteller als kompatibel bestätigt. Legen Sie das Gerät auf eine feste, belüftete Oberfläche, anstatt unter Bettzeug, Kissen oder Papiere. Ein funktionierendes Gerät verwaltet seine eigene Ladung; das wiederholte Ausstecken in dem Moment, in dem die Anzeige 100% erreicht, verhindert keine Überladung. Kompatibilität, Kühlung, physischer Zustand und funktionierende Schutzelektronik sind wichtiger.
Für E-Bikes, Roller und andere Mikromobilitätsprodukte: Die Folgen eines Akkupackausfalls sind größer, und das Laden erfolgt oft in der Nähe von Wohnbereichen. Die U.S. Consumer Product Safety Commission rät den Benutzern, beim Laden anwesend zu sein, nicht während des Schlafens zu laden, die Anweisungen des Herstellers zu befolgen und nur ein mitgeliefertes oder zugelassenes Ersatzladegerät und Akkupack zu verwenden. Laden Sie nicht dort, wo das Gerät einen Türweg oder Fluchtweg blockiert.
Ein Stecker, der physisch passt, ist kein Beweis für Kompatibilität. Spannung, Strom, Kabelbelegung, Temperaturerfassung und Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem können unterschiedlich sein. Die CPSC hat ausdrücklich gewarnt, dass Ladegeräte, die als „universell“ vermarktet werden, inkompatible Mikromobilitätsbatterien entzünden können. Überprüfen Sie das genaue Modell anstatt einer allgemeinen Behauptung wie „passend für 36 V E-Bikes“.
Für Elektrowerkzeuge, Kameras und austauschbare Akkupacks: Laden Sie in der vorgesehenen Dockingstation, halten Sie die Lüftungsöffnungen frei und überprüfen Sie sowohl den Akkupack als auch das Ladegerät nach einem Sturz oder Aufprall. Bauen Sie keinen Akkupack mit gemischten, wiedergewonnenen oder unidentifizierten Zellen neu auf, es sei denn, die Arbeit wird von einem qualifizierten Dienst gemäß den Konstruktionsanforderungen des Akkupacks durchgeführt.
Bei der Lagerung geht es hauptsächlich darum, Hitze, Schäden und Kurzschlüsse zu vermeiden
Lagern Sie Batterien an einem trockenen Ort innerhalb des vom Hersteller angegebenen Temperaturbereichs. Vermeiden Sie heiße Fahrzeuge, direktes Sonnenlicht, Heizkörper und andere Wärmequellen. Halten Sie Ersatzbatterien fern von brennbarem Gerümpel und von Werkzeugen oder Metallgegenständen, die freiliegende Pole überbrücken könnten.
Verwenden Sie für lose, herausnehmbare Batterien das Originalgehäuse oder einen anderen nichtleitenden Behälter, der die Anschlüsse schützt. Tragen Sie keine ungeschützte Batterie in einer Tasche oder einem Beutel mit Schlüsseln, Münzen oder Metallteilen.
Die Empfehlungen zum Ladezustand für die Langzeitlagerung variieren je nach Chemie und Produkt. Viele Hersteller empfehlen eine Teilladung für eine längere Lagerung, aber der richtige Füllstand und das Wartungsintervall sollten dem Gerätehandbuch entnommen werden. Große Fahrzeug- und Heimspeichersysteme sollten gemäß ihren genehmigten Systemverfahren gelagert und gewartet werden, nicht nach Haushaltsregeln, die für ein Telefon geschrieben wurden.
Was tun mit einer geschwollenen oder beschädigten Batterie
Eine beschädigte Batterie sollte nicht in den normalen Hausmüll gelangen und kann eine andere Handhabung erfordern als eine intakte gebrauchte Batterie.
- Stellen Sie die Verwendung und das Laden des Geräts ein.
- Nicht durchstechen, quetschen, biegen, öffnen oder versuchen, eine Reparatur zu Hause durchzuführen.
- Wenn es stabil und kühl ist, isolieren Sie es von brennbaren Materialien, ohne freiliegende oder auslaufende Inhalte zu berühren.
- Kontaktieren Sie den Hersteller, einen autorisierten Dienstleister, ein lokales Programm für gefährliche Abfälle oder einen Batterierecycler für standortspezifische Anweisungen.
- Informieren Sie den Empfänger, dass die Batterie beschädigt ist; legen Sie sie nicht einfach in eine unbeaufsichtigte Sammelbox.
Für intakte gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien empfiehlt die U.S. Environmental Protection Agency ein separates Batterierecycling oder die Sammlung von gefährlichen Haushaltsabfällen anstelle des Hausmülls oder der Abholung am Straßenrand. Die Anschlüsse sollten mit nichtleitendem Klebeband geschützt oder jede Batterie in einen separaten Plastikbeutel gelegt werden. Lokale Vorschriften können strenger sein, überprüfen Sie daher die Behörde an Ihrem Wohnort.
Bei Rauch oder Feuer hat die Flucht Priorität
Heben Sie kein rauchendes oder brennendes Telefon, Laptop, Werkzeugpaket oder E-Bike-Akku auf und tragen Sie es nicht durch das Gebäude. Eine Zelle kann plötzlich entweichen, heißes Material ausstoßen oder benachbarte Zellen entzünden, während sie bewegt wird.
Entfernen Sie sich, alarmieren Sie andere, verlassen Sie den Bereich, schließen Sie die Tür, wenn dies auf dem Weg nach draußen möglich ist, und rufen Sie die örtlichen Rettungsdienste. Vermeiden Sie das Einatmen des Rauchs und betreten Sie das Gerät nicht erneut.
Der alte Ratschlag, „niemals Wasser bei einer Lithiumbatterie zu verwenden“, ist zu weit gefasst. Bei gängigen Lithium-Ionen-Geräten verwenden professionelle Einsatzverfahren oft Wasser oder andere wässrige Mittel zur Kühlung, da das Löschen sichtbarer Flammen nicht unbedingt das thermische Durchgehen in benachbarten Zellen stoppt. Die FAA-Anleitung für geschulte Flugzeugbesatzungen trennt beispielsweise die Flammenunterdrückung von der längeren Kühlung und warnt davor, ein rauchendes oder brennendes Gerät aufzuheben.
Das bedeutet nicht, dass eine ungeschulte Person mit einem kleinen Feuerlöscher oder Eimer neben einem defekten Akku bleiben sollte. Akkugröße, Lithium-Ionen- versus Lithium-Metall-Chemie, umgebende elektrische Gefahren, lokale Feuerwehrpraxis und der genehmigte Notfallplan sind alle wichtig. Für Verbraucher sind die frühzeitige Evakuierung und ein klarer Bericht an die Rettungskräfte die sichersten allgemeinen Anweisungen.
Kauf- und Ersatzentscheidungen sind Sicherheitsentscheidungen
Wählen Sie Geräte, Batterien und Ladegeräte, die den anerkannten Sicherheitsstandards für das Produkt und Ihren Markt entsprechen. Seien Sie vorsichtig bei Akkus, die keinen nachvollziehbaren Hersteller, kein Modell, keine Sicherheitsdokumentation oder keine kompatiblen Ladegerätinformationen aufweisen.
Mischen Sie einen Ersatzakku und ein Ladegerät nicht einfach, weil die Anschlüsse passen. Vermeiden Sie Akkus, die von unbekannten Verkäufern aus gebrauchten Zellen neu aufgebaut wurden, und prüfen Sie, ob das Produkt einem Sicherheitsrückruf unterliegt. Wenn ein Gerät untergetaucht, zerdrückt, in einen Unfall verwickelt oder einem Feuer ausgesetzt war, lassen Sie es vor dem erneuten Laden gemäß den Anweisungen des Herstellers überprüfen.
Batteriesicherheit wird nicht erreicht, indem jedes Lithium-Ionen-Gerät als Notfall behandelt wird. Sie ergibt sich aus der Erhaltung des Schutzsystems, der Verwendung der richtigen Ausrüstung, dem Beachten von Warnzeichen und dem Wissen, wann die Situation über eine Do-it-yourself-Lösung hinausgeht.
Quellen und weiterführende Literatur
- U.S. Fire Administration: Batteriesicherheit
- U.S. CPSC: Warnung vor universellen Ladegeräten für Mikromobilitätsprodukte
- U.S. EPA: Gebrauchte Lithium-Ionen-Akkus
- Federal Aviation Administration: Lithiumbatterie-Ressourcen
- FAA Advisory Circular 120-80A: Brände an Bord von Flugzeugen mit tragbaren elektronischen Geräten
