Sicherheitswesen und Umweltschutz

Aus der Praxis für die Praxis: Lagerung und Verwendung von Lithium-Ionen-Akku

Lithium-Ionen-Akkus werden mittlerweile in vielen Produkten eingesetzt und sind aus dem Alltag nicht mehr weg zu denken. Aufgrund ihres kompakten und effizienten Stromspeichers werden sie in Smartphones, Notebooks, Elektrogeräten, Elektrofahrrädern, aber auch in größeren Einheiten in Elektrofahrzeugen eingesetzt.

Diesem Vorteil steht aber auch ein nennenswerter Nachteil gegenüber: Brand- und Explosionsgefahr! Mechanische Einwirkungen/ Beschädigungen, Kurzschluss, Überladung sowie Tiefentladung aber auch Hitze und Kälte können hierfür ein Auslöser sein. Je mehr Lithium-Ionen-Akkus im Einsatz sind, desto größer ist die Brandgefahr. Kommt es zu einer unkontrollierten Freisetzung der Energie im Akku, so kann die Zelle mehrere hundert Grad Celsius erreichen. Sie explodiert und es werden Gase freigesetzt.

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Abb. 1: Quelle DGUV, FBFHB-018, Seite 2

 

Der Umgang mit und die Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus muss deshalb im Einzelfall betrachtet werden, um eine Gefährdung auf ein Minimum zu reduzieren. Ein erster Blick in die Bedienungsanleitung des Herstellers hilft dabei. Diese Angaben dienen als Grundlage für eine Gefährdungsbeurteilung und der daraus resultierenden Betriebsanweisung (siehe auch Muster A0119, Stabsstelle S/U).

Ausschnitt aus der Gefährdungsbeurteilung des Center for Biostructural Imaging of Neurodegeneration (BIN) für ein Akku-Handwerkzeug:

Einsatz eines Schlagbohrhammers, der mit einem Lithium-Ionen-Akku, 18 Volt, 8 Ah, betrieben wird. Der Hersteller führt in seiner Bedienungsanleitung unter anderem folgende Sicherheitshinweise an:

  • Bei Beschädigung und unsachgemäßem Gebrauch des Akkus können Dämpfe austreten. Der Akku kann brennen oder explodieren. Führen Sie Frischluft zu und suchen Sie bei Beschwerden einen Arzt auf. Die Dämpfe können die Atemwege reizen.
  •  Durch spitze Gegenstände wie z. B. Nagel oder Schraubenzieher oder durch äußere Krafteinwirkung kann der Akku beschädigt Es kann zu einem internen Kurzschluss kommen und der Akku kann brennen, rauchen, explodieren oder überhitzen.

Auszug aus der Gefährdungsbeurteilung, bezogen auf die Verwendung des Akkus:

Art der Gefährdung Gefährdung vorhanden? Ja/nein Schutzmaßnahmen
3 Gefahrstoffe Lithium-Ionen-Akkus fallen nicht unter die Gefahrstoffverordnung. Grundsätzlich sind sie jedoch wie ein Gefahrstoff zu behandeln. Nach dem Regelwerk zur Beförderung gefährlicher Güter sind Lithium-Ionen-Akkus als Gefahrgut einzustufen, wenn sie z.B. auf der Straße transportiert werden. In einem Brandfall können jedoch giftige Inhaltsstoffe freigesetzt werden. Kontrolle des Akkus vor Gebrauch auf Beschädigungen etc.; Mechanische und thermische Einwirkungen unbedingt vermeiden. Bei Anzeichen einer Hitzeentwicklung oder es treten bereits Dämpfe etc. aus, Gerät ausschalten und Gefahrenbereich unverzüglich verlassen und andere Personen warnen.
5 Brand- und Explosionsgefahr Brand- und Explosionsgefahr besteht, wenn durch Beschädigungen, Defekte oder Überhitzung ein Kurzschluss im Innern des Akkus entsteht. Eine Gefahr besteht ebenso bei einem unbeaufsichtigten Ladevorgang (z. B. außerhalb der Arbeitszeit). Aktive Lagerung (Aufladung) sowie passive Lagerung (Aufbewahrung) ausschließlich im Sicherheitsschrank, Typ Battery Charge, im Raum 0.152 zulässig. Siehe hierzu Betriebsanweisung. Im Brandfall wird die Störmeldezentrale über den Alarmkontakt am Sicherheitsschrank informiert.
6 Thermische Gefährdung Der Akku kann sich bei unkontrollierter Freisetzung der Energie auf mehrere hundert Grad Celsius erhitzen (Verbrennungsgefahr). Akkus ausschließlich im Sicherheitsschrank lagern und aufladen. Erhitzte Akkus auf keinen Fall ohne Schutzhandschuhe berühren, da Verbrennungsgefahr besteht. Es kann im weiteren Verlauf zu einem Brand oder einer Explosion kommen! Maßnahmen zur Brandbekämpfung nur durch die Feuerwehr vornehmen lassen.

Welche technische Schutzmaßnahme wurde gewählt?

Für die aktive Lagerung (Aufladen) und passive Lagerung (Aufbewahren) gibt es derzeit mehrere Möglichkeiten auf dem Markt. Neben Sicherheitsschänken werden auch spezielle Akku-Boxen angeboten. Je nach Bedarf und Umfang der vorhandenen Akkus empfiehlt sich die eine oder andere Lösung.

Das Center for Biostructural Imaging of Neurodegeneration (BIN) hat sich für einen Sicherheitsschrank des Herstellers ASECOS, Typ Battery Charge, entschieden, der speziell für die Lagerung und den Ladevorgang von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt worden ist. Aufgrund der Vielzahl an vorhandenen Akkus und deren Größe hat sich die Beschaffung eines Sicherheitsschrankes empfohlen. Des Weiteren war es wichtig, sowohl für die reine Lagerung als auch den Ladevorgang eine Lösung zu finden. Der Sicherheitsschrank kombiniert beides:

 

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Abb. 2: Foto UMG/ab

 

Durch die vorhandenen Steckdosen im Innenraum lässt sich das Ladegerät inkl. Akku gut und sicher platzieren.

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Abb. 3: Foto UMG/ab

Im Brandfall

Sollte es während der Lagerung oder des Ladevorgangs zu einem Brand kommen, so wird dieser im Sicherheitsschrank „eingedämmt“ und akustisch signalisiert. Giftige Stoffe werden im Inneren des Schrankes eingeschlossen, so dass von keiner schädlichen Rauchentwicklung für die MitarbeiterInnen in der Umgebung auszugehen ist.

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Abb. 4: Foto UMG/ab

 

Wir haben uns bei dem Sicherheitsschrank für die Ausführung mit Rollen entschieden, so dass die Feuerwehr diesen problemlos evakuieren und den Brand außerhalb des Gebäudes unter Kontrolle bringen kann (siehe Abb. 2).

 

Sollte sich ein Brand außerhalb der Sicherheitseinrichtung ergeben, dann ist zu berücksichtigen, dass Lithium-Ionen-Akkus nicht mit den üblicherweise vorhandenen Schaumlöschern gelöscht werden können. Hierfür kann ein Sonderlöschmittel (Gel) in Abhängigkeit der vorhandenen Spannung (Volt) genutzt werden, dass für die Brandklasse A und für Lithium-Ionen-Akkus geeignet ist.

Untersuchungen bzgl. Brandbekämpfung belegen, dass vor Allem der Einsatz größerer Mengen des Löschmittels Wasser im Brandfall vorteilhaft ist.

Wasser hat eine kühlende Wirkung und dadurch entscheidenden Einfluss darauf, die Auswirkungen eines thermischen Durchgehens (Thermal Runaway) und das Durchgehen weiterer Zellen und Module zu verhindern. Ein „Löschversuch“ hiermit sollte jedoch nicht selbst vorgenommen werden, so dass die Feuerwehr unverzüglich zu informieren ist.

Oberste Schutzmaßnahme bei der Lagerung ist: Separierung und Mengenbegrenzung durch Brandabschnittsbildung mit feuerbeständigen Bauteilen und/ oder Lagerung in feuerbeständigen Schränken.

 

Entsorgung von Lithium-Ionen-Akkus

 

Die Entsorgung von intakten Lithium-Ionen-Akkus bis 500 g erfolgt über grüne Batterie-Sammeltonnen, die in vielen Bereichen bereitgestellt werden. Akkus über 500 g und defekte Zellen werden nach Absprache über das Zentrale Sammellager der Universität Göttingen entsorgt, Tel. 39-24797 (siehe auch Abfall-Infoblatt Batterien, 20 01 33). Lithium-Ionen-Akkus sind Gefahrgut und werden deshalb in zugelassenen Gefahrgutverpackungen abgeholt. Der Service ist für den Nutzer kostenlos.

 

Weitere Informationen

 

 

Bei Fragen wenden Sie sich gerne an die Stabsstelle Sicherheitswesen und Umweltschutz, die Stabsstelle Betriebsärztlicher Dienst oder die Brandschutzbeauftragten.