Inhalt:
Brandgefahr von Lithium-Ionen-Akkus
Mögliche Gründe für Akkubrände
Vorsicht vor billigen Nachbauten
Darum ist Lithium so gefährlich
Was passiert bei einer Akku-Explosion?
Akku-Brände löschen
Richtig laden etc.: So hält der Akku länger
Wenig genutzte Akkus richtig lagern
Akkus und Batterien richtig entsorgen
Was kommt nach dem Lithium? Batterien der Zukunft
Die Lithium-Ionen-Technologie hat einen weltweiten Siegeszug hinter sich: Milliardenfach sind auf ihr basierende Akkus in Smartphones, Laptops, E-Bikes und E-Autos verbaut.
Lithium-Ionen-Akkus werden wegen ihrer hohen Energiedichte geschätzt – sie können vergleichsweise lange große Energiemengen speichern.
Brandgefahr bei Lithium-Ionen-Akkus
Diese Energiedichte bringt jedoch auch einen Nachteil mit sich: Die Brand- und Explosionsgefahr. Lithium reagiert mit Sauerstoff. Ist die Batterie defekt, kann in kurzer Zeit extrem viel Energie freigesetzt werden, es kommt zur Explosion. Zudem können giftige Gase austreten.
Gefahr von Akkubränden steigt
Hinter Akkubränden können folgende Gründe stecken:
- Überhitzung (z.B. falsche Lagerung. E-Bike-Akkus nicht in der prallen Sonne stehen lassen, Handys nicht hinter die Windschutzscheibe im Auto legen)
- Zu niedrige Temperaturen (längere Zeit Minusgraden ausgesetzt und dann geladen)
- Überladung (z.B. durch mangelhaftes Ladekabel)
- Kurzschluss, intern oder extern
- Beschädigung des Akkus (zum Beispiel nach Sturz)
- Produktionsfehler
Besonders groß ist die Gefahr von Akkubränden beim Laden. Dies sollte aus diesem Grund nicht unbeaufsichtigt erfolgen.
Vorsicht bei billigen Akkus
Wenn der Akku nicht sauber produziert wurde, kann es gefährlich werden. No-Name-Importe (zum Beispiel in Form von Nachrüst-Akkus) sind zwar häufig deutlich billiger als Originalprodukte, bergen aber auch deutlich mehr Risiken.
Dirk Zedler ist Sachverständiger für Fahrradtechnik und -Sicherheit, er erstellt Gutachten für Gerichte. In seiner Laufbahn sind ihm bislang nur Schäden mit günstigen Akkus oder Nachbauten begegnet, berichtet er. Ein paar hundert Euro sollte man für einen guten E-Bike-Akku schon ausgeben, so sein Rat.
So wichtig ist das richtige Ladekabel für den Akku
Bei hochwertigen (Marken-)Akkus überwacht das Batteriemanagement-System die Zellen und sorgt dafür, dass die Akkus weder überladen noch tiefentladen werden.
Damit das Ladegerät mit dem Akku kommunizieren kann, sind mehrpolige Stecker (wie zum Beispiel USB-C oder dreipolige E-Bike-Ladegeräte) unerlässlich. Bei Akku-Haushaltsgeräten oder -Spielzeug ist dies nicht immer der Fall. Hier lohnt es sich, bereits beim Kauf nachzufragen.
Warum ist Lithium so gefährlich?
Lithium ist ein Stoff, der schnell reagiert und schnell brennt. Von den Standard-Batterien, meist Alkali-Mangan-Batterien, sind wir einen eher sorglosen Umgang gewöhnt: Ihr Inhalt ist reaktionsträge, sie fangen nicht plötzlich an zu brennen sondern laufen höchstens mal aus.
Lithium-Batterien und Lithium-Akkus dagegen reagieren bereits empfindlich auf Stoßen oder Fallen und Hitze. Sie entzünden sich schnell bei falscher Behandlung.
Was passiert bei einer Akku-Explosion?
Bei einem Defekt erwärmt sich zunächst eine Akku-Zelle übermäßig – die elektrochemisch gespeicherte Energie wird nicht in Form von elektrischer sondern in Form von thermischer Energie abgegeben. Umliegende Materialien zerfallen, es entstehen brennbare Gase und Sauerstoff, der Druck steigt und die Zelle platzt. In der Fachsprache wird dies „thermisches Durchgehen“ oder „thermal runaway“ genannt – es passiert schnell und unkontrollierbar. Geht eine Zelle thermisch durch, führt dies zu einer Kettenreaktion: Die anderen Zellen werden mitgenommen. Es entstehen Temperaturen von mehreren Hundert Grad Celsius.
Große Flammen treten auf, manchmal explodieren Zellen auch und werden wie Geschosse durch die Luft geschleudert.
Wie kann man Akkubrände löschen?
Brennen lithiumhaltige Batterien, entstehen sehr hohe Temperaturen und giftige Dämpfe. Deshalb sind solche Brände so gefährlich.
Brennt ein Akku und es tritt Gas aus sollte man sofort die Feuerwehr rufen. Die Helfenden sollten gewarnt werden, dass es sich bei der Brandursache um einen Akku handelt. Gelöscht wird in der Regel mit großen Mengen an Wasser.
Auch nachdem sie gelöscht wurden können Batterien sich nochmals entzünden. Sie sollten daher in geeigneten Wasserbecken oder Havarie-Behältern aufbewahrt werden.
So stellt man fest, ob ein Akku beschädigt ist
Das Mobiltelefon rutscht aus der Hand und knallt auf den Boden, das E-Bike fällt um. In solchen Fällen empfiehlt es sich, den Schaden genau anzusehen: Wenn der Akku eine Delle vom Sturz hat, sollte man ihn austauschen. Dasselbe gilt, wenn die Akku-Kapazität des Gerätes nach dem Ereignis plötzlich deutlich geringer ist.
Lebensdauer: so halten Akkus länger
Zu hohe und zu niedrige Temperaturen mögen Lithium-Ionen-Batterien gar nicht. Sie fühlen sich zwischen 10 und 25 Grad am wohlsten.
Akkus richtig laden, Lebenszeit verlängern
Wer einen Schnelllademodus für den E-Bike-Akku hat, sollte ihn nur dann benutzen, wenn es wirklich schnell gehen muss. Die normalen, langsameren Ladezyklen strapazieren die Akkus deutlich weniger. Das gilt auch für Schnellladekabel beim Handy.
Lithium-Ionen-Akkus sollten weder vollkommen entladen noch restlos aufgeladen werden. Am förderlichsten für eine lange Lebensdauer ist es, denn Akku bei etwa 40% wieder aufzuladen und den Ladevorgang bei 90% zu stoppen.
Ist der Akku fertig geladen, sollte er sofort vom Netz genommen werden – auch aus diesem Grund ist das Aufladen über Nacht keine gute Idee.
Wird ein Akku-Gerät dauerhaft mit Netzteil betrieben, verringert auch dies die Lebensdauer des Akkus. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn Laptops ständig am Stromnetz hängen.
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Akkus richtig lagern
Wird ein Akku länger nicht gebraucht – beispielsweise, weil ein Gartengerät im Winter nicht benutzt wird oder ein Handy eine Zeitlang unbenutzt bleibt – sollte der Akkustand 40% – 50% betragen. Da sich der Akku mit der Zeit selbst entlädt, sollte er etwa alle sechs Monate nachgeladen werden. Passiert dies nicht, droht eine Tiefentladung, die dem Akku schadet.
Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus richtig entsorgen
- Batterien und Akkus dürfen nicht über den Hausmüll entsorgt werden, dies ist gesetzlich verboten. Dass sie aufgrund der giftigen Inhaltsstoffe nicht in die Umwelt gelangen sollten, versteht sich von selbst.
- Kostenlose Sammelstellen für kleinere, aufladbare und nicht aufladbare Batterien gibt es überall dort, wo die jeweiligen Batterien auch verkauft werden – zum Beispiel in Drogerien oder Bau- und Elektromärkten.
- Größere Lithium-Ionen-Batterien von beispielsweise Elektrofahrrädern oder E-Rollern gelten als Industriebatterien. Sie müssen kostenlos von Vertreibern dieser Batterien-Art zurückgenommen werden – beispielsweise dem E-Bike-Händler, wenn dieser auch Ersatz-Akkus im Sortiment hat.
- Auch kommunale Sammelstellen und Wertstoffhöfe nehmen Geräte- und Industriebatterien entgegen.
- Eine falsch entsorgte Lithium-Batterie kann brandgefährlich werden. Bei Lithiumbatterien und -akkus klebt man am besten mit Isolierband die Plus- und Minus-Pole ab. Denn ungeschützt in den Sammelboxen können die falschen Pole aneinander geraten, und es gibt einen Kurzschluss. Das reicht für Lithium, um sich zu entzünden.
- Bei ausrangierten Smartphones, Notebooks oder Elektro-Gartengeräten ist es also wichtig, die Akkus rauszunehmen und gesondert zu entsorgen. Sonst landet alles zusammen mit dem Elektroschrott in einem Geräteschredder und kann dort zu Bränden führen.
Entsorger fordern Pfandpflicht für Akkus
Damit künftig mehr und besser gesammelt wird, fordern der Bundesverband der Entsorger, ebenso wie Umweltschützer, eine Pfandpflicht für Lithium-Ionen-Akkus.
Es geht dabei nicht nur um Sicherheit. Das getrennte Sammeln hat auch mit den wertvollen Rohstoffen zu tun: Lithium, Zink und Kobalt kann man zurückgewinnen und wiederverwerten. Landen Altbatterien oder Akkus allerdings im Hausmüll, sind diese sinnlos vergeudet.
Akkus der Zukunft: Was kommt nach dem Lithium?
Bei Lithium handelt es sich um eine potentiell begrenzt verfügbare Ressource. Laut Umweltbundesministerium gibt es zwar aktuell genug Lithium für die steigende Nachfrage durch die E-Mobilität. Teilweise könnte es aber zu Abbau- oder Lieferschwierigkeiten kommen, zum Beispiel aufgrund von politischen, wirtschaftlichen oder umwelttechnischen Ereignissen.
Sind Natrium-Ionen-Batterien eine Alternative?
Eine Alternative, um Lithium in Batterien zu ersetzen, ist Natrium. Natrium-Ionen-Batterien stehen allerdings noch am Anfang des kommerziellen Einsatzes.
Laut Exzellenzcluster POLiS (Post Lithium Storage), einem Forschungsverbund verschiedener Universitäten, soll Natrium um das 500-fache verfügbarer sein als Lithium. Auch laut Fraunhofer Institut ist Natrium wesentlich leichter abzubauen als Lithium. Ein weiterer Vorteil: In Natrium-Ionen-Batterien werden weder Kobalt noch Kupfer benötigt, wie in Lithium-Ionen-Batterien.
Lithium-Ionen-Technologie: „Goldstandard“?
Aktuell sind Natrium-Ionen-Batterien noch nicht so leistungsstark, wie Lithium-Ionen-Batterien, erklärt Dominic Bresser vom Post-Lithium-Cluster. Die Lithium-Ionen-Technologie sei aktuell nicht zu ersetzen: „Das ist der Goldstandard und das wird es vermutlich für die nächsten zehn Jahre sein, zumindest, was die Energiedichte angeht.“
In China gibt es zwar schon Prototypen von E-Autos mit Natrium-Ionen-Batterien. Dennoch eignen sich diese Batterien aktuell eher für Batteriespeicher – aber auch die gibt es hierzulande (noch) nicht im Handel zu kaufen.
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