Lithium-Ionen-Batterien wurden 2019 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Sie sind hocheffiziente Speicher, die elektrische Energie auf kleinstem Raum konservieren und aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind. Obwohl sie modernen Sicherheitsstandards entsprechen, besteht bei unsachgemässer Handhabung Brand- und Explosionsgefahr sowie die Freisetzung giftiger Gase und Chemikalien.

Brennende Lithium-Ionen-Batterien werden mit speziellem Löschpulver, Sand und Wasser gelöscht. Sie können explodieren und giftige Gase freisetzen. Bei der Handhabung ist daher äußerste Vorsicht geboten. Akkus sind idealerweise bei Raumtemperatur zu lagern, nicht zu überladen und vor Beschädigungen zu schützen.

Wenn Lithium-Ionen-Batterien in Brand geraten, kann es sehr schnell gefährlich werden. Es besteht die Gefahr einer Reaktionskette, die als Thermal Runaway – thermisches Durchgehen – bezeichnet wird. Die Folge: schwer beherrschbare Brände, Explosionen und Austritt giftiger Gase.

Im Brandfall gilt es, Ruhe zu bewahren und die richtigen Maßnahmen zu ergreifen, bis die Feuerwehr eintrifft. Was genau in solchen Fällen zu tun ist und welche Präventionsmaßnahmen geeignet sind, solche Situationen gänzlich zu vermeiden, ist Gegenstand dieses Beitrags. 

Wie funktionieren Lithium-Ionen-Akkus?

Eine Lithium-Ionen-Batterie speichert die zugeführte elektrische Energie durch einen chemischen Prozess. Dabei bewegen sich Lithium-Ionen zwischen zwei Elektroden. Wird Energie entnommen, läuft der gleiche Prozess in umgekehrter Richtung ab. Die Batterien sind besonders leistungsfähig und können je nach Typ zwischen 300 und ca. 4000 Ladezyklen durchlaufen.

Lithium-Ionen-Batterien werden in Geräten wie Mobiltelefonen, Tablets, Laptops, elektrischen Zahnbürsten, Elektrofahrrädern und Elektroautos eingesetzt und sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ein verantwortungsvoller Umgang mit diesen Geräten ist daher unerlässlich.

Sicherheitsmaßnahmen im Umgang mit Lithium-Ionen-Akkus

Der richtige Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich der richtigen Lagerung und des richtigen Ladens und Entladens, kann ihre Lebensdauer erheblich verlängern und die Brandgefahr deutlich verringern.

Lithium-Ionen-Akkus sind unbedingt vor großen Temperaturschwankungen, Schäden durch mechanische und elektrische Beanspruchung, Überladung oder Tiefentladung zu schützen.

• Die Temperaturen, bei denen Lithium-Ionen-Batterien gelagert, verwendet und aufbewahrt werden dürfen, sind von Produkt zu Produkt unterschiedlich. Es wird empfohlen, sich an die jeweiligen Herstellerangaben zu halten.
• In der Regel sollten Lithium-Ionen-Batterien bei Temperaturen zwischen 0 °C und 25 °C gelagert werden. Extrem hohe oder niedrige Temperaturen können zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Batterie und zu Leistungsproblemen führen.
• Die Lagerung sollte in trockener Umgebung mit guter Belüftung erfolgen. Dadurch können eventuell austretende Gase entweichen. Es wird von den meisten Herstellern empfohlen, Lithium-Ionen-Batterien bei einem Ladezustand von ca. 30 % bis 70 % zu lagern.
• Das Laden von Lithium-Ionen-Batterien sollte bei Raumtemperatur erfolgen. Idealerweise liegt die Temperatur zwischen 20 °C und 25 °C. Wichtig: Zu hohe Umgebungstemperaturen können zur Überhitzung führen, während zu niedrige Temperaturen die Ladeeffizienz verringern können.
• Kalte Akkus, wie z.B. die eines E-Bikes, das in der kalten Garage steht, sollten vor dem Ladevorgang auf Raumtemperatur gebracht werden.
• Die Akkus sollten nach dem Ladevorgang vom Netz getrennt werden, um ein Überladen zu vermeiden.
• Mechanische Beschädigungen an Lithium-Ionen-Batterien können durch starken Druck, Durchstoßen oder Durchbohren, Sturzschäden, übermäßiges Biegen, unsachgemäße Montage entstehen.
• Zu den häufigsten Ursachen für mechanische Beschädigungen zählen Unachtsamkeit und Unfälle. So kann bereits das wiederholte Umkippen eines E-Bikes zu dauerhaften Schäden am Akku führen. Die verbauten Lithium-Ionen-Akkus sind zwar gut geschützt, können aber dennoch beschädigt werden.
• Im Zweifelsfall wird dringend empfohlen, beschädigte oder mutmaßlich beschädigte Batterien auszutauschen und fachgerecht zu entsorgen, da in diesen Fällen eine erhöhte Gefahr der Selbstentzündung droht.
• Sammelbehälter, in denen Lithium-Ionen-Batterien gelagert, transportiert und zur Entsorgung gebracht werden, gelten aus gutem Grund als Gefahrguttransporte.

Ursachen für die Entzündung von Lithium-Ionen-Batterien

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es mehrere Hauptursachen für die Entzündung von Lithium-Ionen-Batterien gibt.

Ursachen für Brände von Lithium-Ionen-Batterien sind mechanische Beschädigungen und unsachgemäße Handhabung wie übermäßiges Laden, Entladen und extreme Temperaturschwankungen. Auch Produktionsfehler und mangelhafte Produktqualität können zu Bränden oder Überhitzungen führen.

Bei thermischer Belastung ab ca. 250 Grad Celsius ist ein Bersten der Lithium-Ionen-Batterie möglich. Dabei werden hochgiftige Zersetzungsgase freigesetzt. Ab einer Temperatur von 600 Grad Celsius kommt es zu einem Zellenbrand. Dieser wiederum führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Kettenreaktion, der sogenannten thermischen Durchzündung, die zu Explosionen führt.

Löschmethoden – beste Löschmittel bei Akkubränden

In der Praxis der Feuerwehren hat sich Wasser zum Löschen und Kühlen von brennenden Lithium-Ionen-Batterien sehr gut bewährt. Insbesondere bei Bränden von Elektrofahrzeugen ist Wasser in der Praxis das am häufigsten und erfolgreichsten eingesetzte Lösch- und Kühlmittel.

Das Löschwasser muss in das Innere der Batterie eindringen, um die Batterie wirksam kühlen und die Flammen wirksam bekämpfen zu können. Das Löschwasser selbst wird bei dem Vorgang kontaminiert und muss als Sondermüll behandelt werden.

Bei Bränden von Lithium-Ionen-Batterien können folgende Löschmittel eingesetzt werden:

• Wasser: Wenn die Batterie vom Stromnetz getrennt wurde und ein Wasserschaden als das kleinere Übel erscheint, ist Wasser als Löschmittel bei Lithium-Ionen-Bränden sehr gut geeignet. Es wird auch benötigt, um die bereits gelöschte Batterie weiter zu kühlen und ein erneutes Aufflammen des Brandes zu verhindern. Dazu wird die Batterie in einem stabilen, feuerfesten Behälter im Wasser aufbewahrt.
• Feuerlöscher Klasse D: Diese Pulver-Feuerlöscher sind speziell für Metallbrände, einschließlich Lithiumbrände, ausgelegt. Sie enthalten in der Regel Pulverlöschmittel wie Natriumchlorid oder Natriumcarbonat.
• Sand: Trockener – gesinterter-Sand kann das Feuer ersticken und die Batterie kühlen. Es ist wichtig, den Akku vollständig mit Sand zu umhüllen.
• Löschdecken: Eine spezielle Löschdecke für Batteriebrände kann ebenfalls helfen. Sie kann über die brennende Batterie gelegt werden, um den Sauerstoff zu entziehen und das Feuer zu ersticken bzw. die weitere Brandausbreitung zu verzögern. Geeignete Löschdecken werden häufig auch als Erstmaßnahme bei Bränden von Elektrofahrzeugen eingesetzt.
• Spezielle Feuerlöscher für Lithium-Ionen-Akkus: Einige Hersteller bieten spezielle Feuerlöscher an, die speziell für Lithium-Ionen-Brände entwickelt wurden.

Aber Achtung! In einigen Fällen, insbesondere wenn die Batterie noch an das Stromnetz angeschlossen ist (Stromzufuhr unterbrechen!) kann Wasser jedoch kein geeignetes Löschmittel für Lithium-Ionen-Akkus sein. Wasser ist ein guter elektrischer Leiter. Große Mengen Löschwasser können unnötige Schäden an Gebäuden verursachen.

Was tun wenn ein Lithium Ionen Akku brennt?

Falls trotz aller Vorsichtsmaßnahmen ein Lithium Ionen Akku in Brand geraten ist gilt es rasch und kompetent zu handeln:

• Unterbrechen Sie die Stromzufuhr zur Akkubatterie, indem Sie den Strom in dem betroffenen Bereich abschalten.
• Achten Sie auf Ihre Sicherheit und gehen Sie keine unnötigen Risiken ein. Halten Sie sich von brennenden Batterien fern, um sich selbst zu schützen. Denken Sie dabei nicht nur an die Flammen, sondern auch an giftige Gase und die Explosionsgefahr.
• Feuerlöscher verwenden: Zur Brandbekämpfung einen speziellen Lithium-Ionen-Feuerlöscher oder einen Feuerlöscher der Klasse D verwenden, falls verfügbar. Aus sicherer Entfernung auf den Brandherd zielen.
• Wenn kein geeigneter Feuerlöscher zur Hand ist, den Brand mit einer Löschdecke oder Sand ersticken.
• Raumbelüftung: Zur Abführung giftiger Gase für gute Belüftung sorgen.
• Feuerwehr alarmieren: Sofort die Feuerwehr rufen und über den Brand informieren, wenn das Feuer außer Kontrolle gerät oder nicht gelöscht werden kann.
• Nach dem Löschen muss die Batterie weiter überwacht werden. Nachlöscharbeiten können erforderlich sein. Vorsicht Es können hochgiftige Chemikalien und Säuren austreten.
• Im Zweifelsfall sind Experten der Feuerwehr bzw. Schadstoffexperten für die Entsorgung hinzuzuziehen. Auch scheinbar gelöschte Brände können weiter schwelen und sich wieder entzünden.

Für Einsatzkräfte der Feuerwehren gilt: Beim Umgang mit brennenden Lithium-Ionen-Batterien ist geeignete Schutzkleidung und Atemschutz zu tragen. Da mit toxischen Brandgasen wie Kohlenmonoxid, fluorierten oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, Flusssäure und Phosphorsäure zu rechnen ist.

Umso vorsichtiger sollten Menschen sein, die plötzlich mit einem Batteriebrand konfrontiert werden. Im Zweifelsfall ist es sinnvoller, Angehörige und Nachbarn in Sicherheit zu bringen und auf das Eintreffen der Feuerwehr zu warten, als ungeschult und ohne geeignete Ausrüstung selbst gefährliche Brände zu bekämpfen.

Fazit – Lithium-Ionen Brände verhüten & bekämpfen

Da Lithium-Ionen-Batterien in unserer modernen Gesellschaft allgegenwärtig sind, ist das Wissen über den richtigen Umgang mit ihnen und über die im Brandfall zu treffenden Sofortmaßnahmen von entscheidender Bedeutung, um Unfälle und Brände bestmöglich zu vermeiden bzw. zu beherrschen.

Viele Menschen sind sich der möglichen Gefahren, die von diesen Hochleistungsbatterien ausgehen, nicht bewusst. Dabei kann durch den richtigen Umgang und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung und Lagerung von Batterien ein Großteil der Brände, die oft mit dramatischen Schäden verbunden sind, vermieden werden.

Geeignete Feuerlöscher (Klasse D) und Löschdecken sollten in jedem Haushalt vorhanden sein. So kann im Brandfall schnell eingegriffen, gelöscht oder die Brandausbreitung verzögert werden, bis Hilfe vor Ort eintrifft.

Die Farbe des Rauchs von brennenden Akkus kann je nach Art der Chemikalien und Materialien im Akku variieren. Typischerweise ist der Rauch von Lithium-Ionen-Batterien grau bis weißlich. Dies ist auf Verbrennungsprodukte wie Lithiumoxid zurückzuführen, das beim Verbrennen von Lithium entsteht.