Hohe Energiedichte
Lithium-Ionen-Akkus haben eine hohe Energiedichte, deshalb sind sie so gut geeignet für leistungsstarke Geräte wie E-Bikes, Notebooks oder auch für selbstfahrende Rasenmäher. Die hohe Energiedichte hat jedoch eine Schattenseite, und das ist die zwar statistisch geringe, aber eben doch vorhandene Brand- und Explosionsgefahr, wenn im Akku die Dinge außer Kontrolle geraten, es zu einem Kurzschluss kommt und sich die viele Energie sozusagen auf einen Schlag entlädt.
Bei Beschädigung droht Kurzschluss
Dabei passiert Folgendes: Wie jede normale Batterie hat ein Akku zwei Kammern, eine auf der Anoden- eine auf der Kathodenseite. Zwischen diesen beiden Kammern strömen die Ladungsträger – in dem Fall die Lithium-Ionen – hin- und her, in die eine oder in die andere Richtung, je nachdem, ob der Akku gerade genutzt oder wieder aufgeladen wird. Damit das kontrolliert passiert, befindet sich zwischen den Kammern der sogenannte Separator, eine halbdurchlässige Trennwand. Halbdurchlässig bedeutet, die Ladungsträger im Akku – also die Lithium-Ionen – können den Separator durchdringen, aber nur langsam und wohldosiert.
Wenn der Separator beschädigt ist – sei es durch übermäßige Hitze, sei es, weil er auf einen harten Boden gefallen oder einfach durch einen Produktionsfehler –, wird diese Trennwand für die Lithium-Ionen durchlässiger als sie sein sollte. Das heißt im Klartext: Es gibt einen Kurzschluss. Der führt dazu, dass die Lithium-Ionen sehr schnell durch den Akku wandern und es sehr schnell zu chemischen Reaktionen kommt, bei denen in kurzer Zeit sehr viel Energie freigesetzt wird. Das führt zu einer Kettenreaktionen: Je heißer der Akku wird, desto eher geht erstens der Separator noch mehr kaputt und desto schneller laufen zweitens die Reaktionen ab, sodass durchaus Temperaturen von über 1.000 °C entstehen können.
Man muss sagen: Das Risiko, dass ein Akku Feuer fängt, ist insgesamt gering, kleiner als 1:1.000.000. Aber dadurch, dass es inzwischen viele Millionen Lithium-Ionen-Akkus gibt, kommt es eben immer mal wieder vor.
Wie kann man Akku-Brände vermeiden?
Es gibt ein paar Vorsichtsmaßnahmen, mit denen sich das Risiko verringern lässt. Dazu gehört, Akkus immer mit den Geräten zu laden, die dafür vorgesehen sind. Und zwar bei Temperaturen zwischen 10 °C und 30 °C. Ist es zu kalt oder zu warm, erhöht sich die Kurzschluss-Gefahr. Wenn Lithium-Ionen-Akkus länger nicht genutzt werden – also etwa beim E-Bike in der Winterpause – den Akku vom Gerät entfernen und einigermaßen kühl lagern, und zwar am besten, wenn er halb voll geladen ist. Ist der Akku zu leer, besteht bei längerer Lagerung die Gefahr einer Tiefentladung – auch das erhöht beim Wiederaufladen die Brandgefahr. Wird der Akku aus einer kalten Garage geholt, lässt man ihn am besten bei Zimmertemperatur sich aufwärmen. Und beim ersten Wiederaufladen empfiehlt es sich, in der Nähe zu bleiben und immer mal wieder gucken, ob alles in Ordnung ist.
Wie löscht man einen Akku-Brand?
Hat der Akku jedoch einmal Feuer gefangen, lautet die Regel: Nicht versuchen, ihn mit Wasser zu löschen! Denn das kann die eigentliche Explosion erst auslösen. Wegen der großen Hitze können sich nämlich Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff spalten. Und freier Wasserstoff ist hochgefährlich, dann kommt es zur Knallgasreaktion. Besser geeignet ist Löschpulver, was in guten Feuerlöschern auch enthalten ist. Und am besten gleich die Feuerwehr rufen.
Chemie Werden Batterien leichter, wenn sie leer sind?
Die Batterie ist ein geschlossenes System – da tritt im Normalfall nichts aus und das Gewicht bleibt immer gleich. Einstein sieht das jedoch anders. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.
