Kurzschluss-Reaktion

Ob Elektroauto oder E-Bike, Smartphone oder Notebook, Rasenmäher, Gabelstapler oder Lösungen für die Automotive-Industrie – Lithium-Batterien sind aus kaum einem Bereich mehr wegzudenken. Der von der Bundesregierung verabschiedete „Nationale Entwicklungsplan Elektromobilität“ erwartet bis zum Jahr 2020 allein rund eine Million Elektrofahrzeuge in Deutschland. Mobile Geräte wie Smartphones, Notebooks oder Kameras erleben einen nicht enden wollenden Boom.

Der Anteil von Antrieben mit Lithium-Batterien in der Automotive-Industrie ist in den letzten Jahren explosionsartig gestiegen. Bei aller Euphorie wurden dabei jedoch die Risiken im Umgang mit Lithium-Batterien oftmals außer Acht gelassen, denn die innerhalb der Batterien gespeicherten großen Energiemengen bringen ein nicht zu unterschätzendes Brandrisiko mit sich.

So häufen sich auch die Meldungen zu Unfällen und Bränden im Zusammenhang mit der Produktion, der Lagerung und dem Transport von Lithium-Zellen. 2012 vernichtete beispielsweise ein Großfeuer eine Lagerhalle, in der über 10.000 Pedelecs gelagert waren. Im Januar 2013 brannten gleich zweimal innerhalb von zwei Wochen die Batterien an Bord des Boeing 787 Dreamliners. Einmal auf dem Flughafen von Boston und einmal an Bord eines Fluges der japanischen Airline ANA – die Piloten bemerkten den Brand zum Glück rechtzeitig und konnten Notlanden.

Nicht nur bei der Herstellung von Lithium-Batterien, sondern gerade während des Prozesses der Formatierung und des Agings der Batterien ist das Risiko eines möglichen Brandes besonders hoch. Kommt es aufgrund eines technischen Defektes zu einem von außen nicht sichtbaren Kurzschluss im Inneren der Batterie, kann dies zu einer Kettenreaktion führen, bei der eine große Menge an thermischer Energie freigesetzt wird, die dann einen Brand oder gar eine Explosion der Batterie auslösen kann.

Entzündet sich eine Batterie durch einen Kurzschluss, Montagefehler oder durch Überladungs- und Fertigungsfehler, ist sie mit konventionellen Methoden nur noch schwer zu löschen. Die hohe Packdichte in der Lagerung beschleunigt die Brandausbreitung zusätzlich. Eine kaum mehr zu kontrollierende Kettenreaktion wäre die Folge. Um eine Lösung zu finden, diese Ausbreitung auf benachbarte Zellen im Brandfall zu unterbinden, hat die Wagner Group in Zusammenarbeit mit VdS und einem Batteriehersteller Realbrandversuche in einem Lagersystem für Lithium-Zellen durchgeführt. Die aus den Versuchen resultierende Brandschutzlösung wurde vom VdS begleitet und ist für die Verwendung im Umgang mit Lithium-Batterien besonders zu empfehlen.

Die von Wagner in Zusammenarbeit mit VdS entwickelte Brandschutzlösung für die Lagerung von Lithium-Batterien verhindert die Brandausbreitung durch Sauerstoffreduktion. Mit dieser Lösung wird die Sauerstoffkonzentration durch das Brandvermeidungssystem Oxyreduct kontinuierlich auf einem reduzierten Niveau gehalten. Der chemische Prozess und der Kurschluss innerhalb der Batterie können zwar nicht verhindert werden, doch durch die gezielte Reduktion des Sauerstoffes im Lager wird ein Übergriff auf benachbarte Batterien verhindert. Das haben Realbrandversuche in einem Lagersystem für Lithium-Zellen auf eindrucksvolle Weise bestätigt. Mit Oxyreduct steht somit eine effektive und geprüfte Brandschutzlösung für die Lagerung von Lithium-Batterien zur Verfügung.