Kommentar von Tim Schäfer Envites Energy für die Initiative Pro Li-Ionen-Batterien
Eine Warnung vor sogenannten Billigakkus in Li-Ionen hat die Fraunhofer Allianz herausgegeben. Dies im Kontext mit einem Brandereignis in Hannover, wo angeblich LEV Akkus einen solchen Brand ausgelöst haben sollen, da plötzlich und an mehreren Stellen ein breiterer Raum massiv gebrannt haben soll.
Sophie Weixler, Geschäftsstellenleiterin der Fraunhofer-Allianz Batterien, gibt Tipps für den richtigen Umgang mit den Akkus. Die Tipps sind nicht von der Hand zu weisen. Aber praktikabel? Auch sogenannte Pouch-Akku's werden in der Regel mit Schutzelektroniken (BMS, PCM und andere) und diese Lithium-Ionen-Batterien ebenso mit integrierten Sicherheitselementen ausgestattet. Solange die gut ausgelegt sind und funktionieren, sollten diese Akku's als mithin ebenso nicht tief entladbar sein.
Waren in Hannover diese Akkutypen involviert?
Es wird ferner ausgesagt, „dass ein völliges Versagen aller Sicherheitseinrichtungen bei missbräuchlichen Behandeln eines Akkus man natürlich nicht ausschließen könne. Jeder Fehlerfall sei aber einzeln zu betrachten, eine pauschale Ausfallursache für alle Akkus gibt es nicht. Auch als Nutzer kann man zur Langlebigkeit eines Akkus wirkungsvoll beitragen, indem etwa die Akkus nicht vollgeladen bei erhöhter Temperatur gelagert werden.“
Ja genau- ein Akkumissbrauch ist natürlich immer verwerflich, alle Folgen sind schon möglich.
Der Kontext zur Vollladung und Lagerung bei erhöhter Temperatur trägt bestimmt zur Lebensdauerverlängerung ein, muss aber nicht direkt zu einem Fehlerfall führen, der nun sicherheitsrelevant ist. Denn man kennt dies. Ein Smartphone am Ladegerät, welches noch benutzt wird, kann oft viel wärmer als die Badewannentemperatur oder die heimische Heizung sein. Aber gefährlich wird das eher oft trotzdem noch nicht.
Die maximale Arbeitstemperatur von konventionellen Li-Ionen Zelle liegt bei ca. 60-70 °C, vor allem weil bei höheren Temperaturen die Lebensdauer dramatisch abnimmt.
Kommt man allerdings zu Temperaturen > 100 °C, dann ist das erste sicherheitsrelevante Ereignis bei Zellen mit EMC Elektrolyten die Verdampfung der Elektrolytkomponente EMC bei 107 °C. Das führt zu innerem Druckanstieg, der zum Reißen der Zellhülle führen kann.
Bei weiterem Temperaturanstieg kommt es bei ca. 120 °C zu einer exothermen (300 kJ/kg) Reaktion der SEI-Schutzschicht mit dem Elektrolyten, die die Temperatur weiter ansteigen lässt, bis bei etwa 180 °C das LCO-Kathodenmaterial exotherm (540 kJ/kg) unter Sauerstofffreisetzung zerfällt. Das kann im Fall der Fälle quasi auch bei der entladenen Batterie mit SOC = 0 geschehen.
LixCoO2 → xLiCoO2 + (1 − x)/3Co3O4 + (1 − x)/3O2
Der Sauerstoff reagiert dann mit dem Elektrolyten, was zu einem Thermal Runaway Ereignis mit Feuer und Explosionen führen kann…
Aus der Praxis ist bekannt wie sehr extrem selten diese Gefahr auftritt und sich so ausbildet, wie im vom Autor oben beschriebenen Beispiel.