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Affalterbach (dpa/lsw) - Beim Brand zweier Fahrzeugbatterien in Affalterbach (Kreis Ludwigsburg) ist möglicherweise eine Wolke mit schädlichen Stoffen freigesetzt worden. Anwohner sollten Fenster und Türen geschlossen halten, teilte ein Polizeisprecher mit. Die Feuerwehr führte Messungen durch. Die Lithium-Ionen-Batterien waren am Dienstag in einem Betrieb in Brand geraten. Ursache und Schadenshöhe waren zunächst unklar. Verletzte gab es nach ersten Erkenntnissen nicht.
Warum geraten Lithium-Batterien in Brand?
In der Regel kommt es in Folge einer unsachgemäßen Nutzung oder eines mechanischen Defekts zu einem Temperaturanstieg. Bei dieser Erhitzung einer Akkuzelle wird dann der Siedepunkt des Elektrolyts erreicht, dieser verdampft. Damit wird die gesamte Zelle unter einen hohen Druck gesetzt und bläht sich auf (was auch zur Explosion führen kann, s.u.). Bei entsprechender Wärme kann der Elektrolyt auch in Brand geraten, denn diese bestehen normalerweise aus Kohlenwasserstoffen, die ähnlich entzündlich und brennbar sind wie Benzin. Wichtig ist in diesem Zusammenhang der sogenannte Thermal Runway einer Lithium-Batterie: Bei einem Defekt kann innerhalb kürzester Zeit das 6- bis 10-fache der Akku-Kapazität in Form von thermischer Energie freigesetzt werden. Einzelne defekte Akkuzellen erhitzen dann Nachbarzellen so stark, dass diese ebenfalls zerstört werden und wiederum die Nachbarzellen „anstecken“. Dies lässt sich von außen nicht unterbrechen, die Folge des Thermal Runways mit Temperaturen von bis zu 600°C ist nicht nur der Zellbrand bzw. der Brand der gesamten Batterie, sondern in der Regel auch die vollständige Zerstörung der Lithium-Batterie.
Tiefenentladung als Ursache
Was im ersten Moment paradox klingt, ist aber ebenfalls eine mögliche Ursache für Batteriebrände. Ist ein Li-Ionen-Akkus zu tief entladen. Die Tiefentladung kann zu Schäden in den einzelnen Zellen führen, die dann wiederum als Ursache für einen Akku-Brand fungieren. In der Regel wird dies zwar durch das Batteriemanagementsystem verhindert, aber eine unsachgemäße Nutzung oder sogar eine Manipulation des Batteriemanagementsystems kann zur Folge haben, dass die Akkus zu weit entladen und damit zur potenziellen Brandursache werden.
Was macht einen Lithium-Akku-Brand so besonders?
Ein Batteriebrand ist aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften besonders gefährlich. Nicht nur die hohen Temperaturen, auch das mögliche Wiederaufflammen über lange Zeiträume lassen Batteriebrände zur ernsthaften Gefahr werden.
Hohe Temperaturen brennenden Lithium-Batterien
Ein Akku kann ein Vielfaches der normalen Kapazität in Form von thermischer Energie beim Defekt abgeben. Wie oben erläutert, gibt eine Zelle beim Thermal Runway bis zu 10mal mehr thermische Energie ab, als ihre normale Ladekapazität beträgt.
Brennende Akkus von Elektroautos sind besondere Herausforderung
Die Bilder von brennenden Lithium-Ionen-Akkus aus den immer weiter verbreiteten Elektroautos gehen immer wieder durch die Presse und Laien stellen sich häufig die Frage, warum diese nicht einfach gelöscht werden können. Die hohe Kapazität von Batterien in Elektroautos und die entsprechend große Menge an gespeicherter Energie sorgen dafür, dass die Feuerwehr beim Bekämpfen dieser Brände vor besondere Herausforderungen gestellt werden und neben speziellen Löschmitteln für Akkubrände ebenfalls zu außergewöhnlichen Maßnahmen greifen muss. Auch dazu gibt es immer wieder Bilder, wie bspw. komplette Fahrzeuge in wassergefüllte Container versenkt werden, bis der Akku sich soweit abgekühlt hat, dass keine Gefahr mehr davon ausgeht.
Moderne Batteriemanagement-Systeme sollen Brände verhindern
Bei den oben beschriebenen Problemen, in Brand geratene Akkus zu löschen, gibt es natürlich ebenso Vorkehrungen, einen Brand von gerade sehr leistungsstarken Lithium-Batterien zu vermeiden. Die Aufgabe moderner Batteriemanagementsysteme ist es daher, die Akkus so zu steuern und im Notfall abzuschalten, so dass es nicht zu einer unkontrollierten Energieentladung und einem Brand kommt.
Warum geraten Lithium-Batterien in Brand?
In der Regel kommt es in Folge einer unsachgemäßen Nutzung oder eines mechanischen Defekts zu einem Temperaturanstieg. Bei dieser Erhitzung einer Akkuzelle wird dann der Siedepunkt des Elektrolyts erreicht, dieser verdampft. Damit wird die gesamte Zelle unter einen hohen Druck gesetzt und bläht sich auf (was auch zur Explosion führen kann, s.u.). Bei entsprechender Wärme kann der Elektrolyt auch in Brand geraten, denn diese bestehen normalerweise aus Kohlenwasserstoffen, die ähnlich entzündlich und brennbar sind wie Benzin. Wichtig ist in diesem Zusammenhang der sogenannte Thermal Runway einer Lithium-Batterie: Bei einem Defekt kann innerhalb kürzester Zeit das 6- bis 10-fache der Akku-Kapazität in Form von thermischer Energie freigesetzt werden. Einzelne defekte Akkuzellen erhitzen dann Nachbarzellen so stark, dass diese ebenfalls zerstört werden und wiederum die Nachbarzellen „anstecken“. Dies lässt sich von außen nicht unterbrechen, die Folge des Thermal Runways mit Temperaturen von bis zu 600°C ist nicht nur der Zellbrand bzw. der Brand der gesamten Batterie, sondern in der Regel auch die vollständige Zerstörung der Lithium-Batterie.
Tiefenentladung als Ursache
Was im ersten Moment paradox klingt, ist aber ebenfalls eine mögliche Ursache für Batteriebrände. Ist ein Li-Ionen-Akkus zu tief entladen. Die Tiefentladung kann zu Schäden in den einzelnen Zellen führen, die dann wiederum als Ursache für einen Akku-Brand fungieren. In der Regel wird dies zwar durch das Batteriemanagementsystem verhindert, aber eine unsachgemäße Nutzung oder sogar eine Manipulation des Batteriemanagementsystems kann zur Folge haben, dass die Akkus zu weit entladen und damit zur potenziellen Brandursache werden.
Was macht einen Lithium-Akku-Brand so besonders?
Ein Batteriebrand ist aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften besonders gefährlich. Nicht nur die hohen Temperaturen, auch das mögliche Wiederaufflammen über lange Zeiträume lassen Batteriebrände zur ernsthaften Gefahr werden.
Hohe Temperaturen brennenden Lithium-Batterien
Ein Akku kann ein Vielfaches der normalen Kapazität in Form von thermischer Energie beim Defekt abgeben. Wie oben erläutert, gibt eine Zelle beim Thermal Runway bis zu 10mal mehr thermische Energie ab, als ihre normale Ladekapazität beträgt.
Brennende Akkus von Elektroautos sind besondere Herausforderung
Die Bilder von brennenden Lithium-Ionen-Akkus aus den immer weiter verbreiteten Elektroautos gehen immer wieder durch die Presse und Laien stellen sich häufig die Frage, warum diese nicht einfach gelöscht werden können. Die hohe Kapazität von Batterien in Elektroautos und die entsprechend große Menge an gespeicherter Energie sorgen dafür, dass die Feuerwehr beim Bekämpfen dieser Brände vor besondere Herausforderungen gestellt werden und neben speziellen Löschmitteln für Akkubrände ebenfalls zu außergewöhnlichen Maßnahmen greifen muss. Auch dazu gibt es immer wieder Bilder, wie bspw. komplette Fahrzeuge in wassergefüllte Container versenkt werden, bis der Akku sich soweit abgekühlt hat, dass keine Gefahr mehr davon ausgeht.
Moderne Batteriemanagement-Systeme sollen Brände verhindern
Bei den oben beschriebenen Problemen, in Brand geratene Akkus zu löschen, gibt es natürlich ebenso Vorkehrungen, einen Brand von gerade sehr leistungsstarken Lithium-Batterien zu vermeiden. Die Aufgabe moderner Batteriemanagementsysteme ist es daher, die Akkus so zu steuern und im Notfall abzuschalten, so dass es nicht zu einer unkontrollierten Energieentladung und einem Brand kommt.
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