21.05.2024

Lithium-Ionen-Batterien: So vermeiden Sie Brände

Der Schutz vor Brandgefahren muss bei Lithium-Ionen-Batterien an erster Stelle stehen und in Gefährdungsbeurteilungen entsprechend berücksichtigt werden. Es bietet sich an, die Risiken zunächst einmal nach Gefährdungsarten und in einem weiteren Schritt nach Ereignissen und nach den Phasen des gesamten „Lebenszyklus“ von Lithium-Ionen-Batterien zu ordnen und zu bewerten.

Lithium-Ionen-Batterien

Was Lithium vor allem gefährlich macht, ist seine Reaktionsfreudigkeit: So entstehen bei Kontakt mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung eine ätzende Lithiumlauge sowie entzündbarer Wasserstoff. Kommt Sauerstoff hinzu, bildet sich „Knallgas“, ein entzündbares, explosionsfähiges Gemisch. Je nach Zusammensetzung der Elektrolyte lassen sich neben den entzündlichen auch umweltgefährliche, explosive, ätzende und/oder giftige Eigenschaften beobachten. Entsprechend gibt es eine Reihe von Gefährdungen, die in einer Gefährdungsbeurteilung Berücksichtigung finden müssen.

Lithium-Ionen-Batterien: brandgefährlich oder Panikmache?

Sortiert man die möglichen Gefährdungen von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) zunächst einmal nach Gefährdungsarten, so bietet sich die folgende Einteilung an:

  • mechanische Gefährdungen durch zerborstene Gehäuseteile
  • Gefährdung durch krebserregende Stoffe infolge des Austritts der Elektrolyte und durch Gefahrstoffe im Brandrauch
  • elektrische Gefährdung durch nicht abschaltbare Spannungen und durch elektrische Körperdurchströmungen
  • Explosionen und Stichflammen aufgrund der Bildung von austretenden Gasen und Dämpfen

Betrachtet man das Gefährdungspotenzial von Lithium-Ionen-Batterien hingegen nach ihren Lebensphasen ergibt sich folgendes Bild:

  • Herstellungsphase: Bei thermischen Verfahren können zu hohe Wärmeeinträge beim Anbringen von Kontakten an den LIBs die Zellstrukturen bzw. die Separatoren beschädigen und einen internen Kurzschluss sowie in der Folge einen Brand auslösen.
  • Test- und Prüfphase: Test- und Prüfvorgänge etwa bei Umwelt- und Belastungstests können Batterien thermisch belasten und bilden dadurch eine Brandgefahr.
  • Lagerung: Werden defekte LIBs oder LIBs mit undefiniertem Zustand ungeschützt und unsachgemäß gelagert, kann ein Brand die Folge sein.
  • Transport und Montage: LIBs können bei Transporten und Montagetätigkeiten mechanischen Beanspruchungen (Stöße, Herunterfallen) oder thermischer Einwirkung (Kälte, Feuer, Hitze, Sonneneinstrahlung) ausgesetzt sein. Die Folge können beispielsweise das Austreten von brennbaren Gasen bzw. Elektrolyten und somit Brand- oder Explosionsereignisse sein.
  • Entsorgung: Werden defekte LIBs nicht fachgerecht entsorgt (z.B. die Kontakte nicht abgeklebt), können dadurch Brandereignisse sowohl bei der Zwischenlagerung bis zur Abholung/zum Transport als auch bei Sammelstellen und in Recyclingbetrieben auftreten.
  • Ladevorgänge: Während der Ladevorgänge können LIBs brennen, wenn sie zu kalt oder zu warm sind. Auch bei ungenügender Luftzirkulation und Wärmeabfuhr im Batterieumfeld oder bei Verwendung eines nicht geeigneten Ladegeräts kann es zu Brandereignissen kommen.
  • kritische Zustände: Zu schnell aufeinander folgende Entladungen und Ladungen sowie Tiefenentladungen können LIBs in einen kritischen Zustand bringen.

Gibt es Probleme mit LIBs, gilt in jeder Lebensphase und bei allen Tätigkeiten die Grundregel, dass sie niemals repariert oder manipuliert werden dürfen.

Das A und O im Umgang mit LIBs: So lassen sich Lithium-Ionen-Batterien sicher laden

Ladevorgänge können aufgrund einer unmerklich zu hohen Ladespannung zu einer Batterieerwärmung führen. Deshalb sind nur Ladegeräte zu verwenden, die der Hersteller empfiehlt. Regelmäßig ist zu prüfen, ob die Ladegeräte wie vorgesehen die Ladevorgänge beenden, sobald Vollladung erreicht ist. Die Ladevorgänge sind nach Herstellerangaben durchzuführen. Grundsätzlich ist zu beachten:

  • Ladevorgänge sind in trockenen und staubfreien Bereichen durchzuführen.
  • LIBs sind dabei auf nicht brennbare Unterlagen zu stellen.
  • Brandlasten in der Nähe sind zu entfernen.
  • Ladevorgänge sollen nicht bei Temperaturen unter 0 °C durchgeführt werden.
  • Während des Ladevorgangs soll eine Mitarbeiterin bzw. ein Mitarbeiter Aufsicht führen oder die Überwachung soll durch einen Brandmelder erfolgen, der mit einer Brandmeldeanlage verbunden ist.
  • Alternativ lassen sich LIBs auch in brandschutztechnisch abgetrennten Räumen laden.
  • Nicht aktive Ladegeräte sind vor Nässe und Staub zu schützen; sie dürfen allerdings während der Ladevorgänge nicht abgedeckt sein.
  • Vor dem Laden sollten die Batterien auf Raumtemperatur erwärmt sein.
  • Eine zu tiefe Entladung und eine zu hohe Ladung sind zu vermeiden.
  • Werden LIBs lange gelagert, kann ein Nachladen erforderlich sein, um Tiefentladungen zu vermeiden.

Die Aufgabe der Führungskräfte: grundsätzliche Arbeitsanweisungen erteilen

In der Praxis können Führungskräfte schon mit grundsätzlichen Arbeitsanweisungen die Gefahr von Brandereignissen wesentlich minimieren.

So muss sichergestellt werden, dass die Beschäftigten für die Geräte ausschließlich die dafür vorgesehenen LIBs verwenden. Wenn LIBs beschädigt sind (erkennbar an Wölbungen, Verfärbungen, Erwärmung oder an auslaufender Flüssigkeit), dürfen sie nicht mehr verwendet werden. Sie sind vielmehr unverzüglich an einen sicheren Ort zu bringen und ihre Entsorgung ist umgehend zu veranlassen.

Dieser Beitrag zum Thema „Lithium-Ionen-Batterien“ ist die gekürzte Version eines Artikels Mai-Ausgabe von „Arbeitsschutz-Profi AKTUELL“. Lesen Sie jetzt den vollständigen Beitrag und das ganze aktuelle Heft von „Arbeitsschutz-Profi AKTUELL“ kostenlos! Und wie? Indem Sie jetzt einfach hier die aktuelle Ausgabe von „Arbeitsschutz-Profi AKTUELL“ als Probeausgabe anfordern.

 

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Autor*in: Markus Horn