Zum sicheren Umgang mit Lithium-Batterien

im Fahrradeinsatz

Dieser Text ist auch Bestandteil meiner Fahrzeugrechnungen, sofern ich mit Akkus liefere.

Falls Sie mit Li-Akkutechnik fahren, hier meine fortgeschriebenen Vorsichtshinweise zum Umgang mit Li-Akkus. Informieren Sie ggf. auch den Bekanntenkreis. Ich kenne schon zu viele Li-Brände mit u.a. vier abgebrannten Häusern, als daß der im Folgenden beschriebene Sachverhalt vernachlässigt werden darf.

Grundsätzlich sind Lithium-Batterien Gefahrgut der Klasse 9 ( „Verbrennungsgefahr, Brandgefahr, Explosionsgefahr“ ) und entsprechend zu handhaben ! Das Laden von Li-Fahrradakkus im Wohnbereich ist m.E. deshalb leichtsinnig und unzulässig ( Die Akkus der Unterhaltungs-elektronik, der Mobilfunk-Telefone und Laptops sind hier nicht angesprochen. Aber auch die haben i.d.R. Li-Akkus als Energiequelle. Sogar Boing und Tesla hatten es 2012/13 noch nicht im Griff. Am 30.7.2021 gab es sogar noch einen TESLA-Brand in einer sehr großen stationären Li-Batterie in Australien, die eine Netzpufferung für blackouts und die schwankenden Einspeisungen von PV- und Windparks stellt. Und drei meiner Akku-Konfektionsfirmen, bei denen ich Akkus kaufte und noch kaufe, hatten auch schon komplette, spektakuläre Hallenabbrände !)

Jegliche Entzündung ist zu verhindern. Brennt es in unbeaufsichtigtem Ladebetrieb dann doch mal wegen defekter Einzelzellen, defektem bzw. vertauschtem Ladegerät, defektem BMS ( = Überwachungs-Elektronik als Akkubestandteil ) oder nach Tiefentladung durch einen nicht abgeschalteten Dauerverbraucher ( wie z.B. Messgerät, DC-DC-Wandler o.ä. ), sollte sich der Akku an einem brandsicheren Ort befinden. Ein Lithium-Akkubrand ist auch bei einem kleinen 36V-10Ah-Fahrradakku ein spektakulärer Metallbrand mit hoher Strahlungsleistung und starker Rauchentwicklung, der sich nur mit Sand oder Schaum und fast nicht mit Wasser oder CO2 löschen lässt. ( Aus meiner eigenen Erfahrung führen Löschversuche mit Löschpulver zu umfangreichen weiteren Schäden im Umfeld, die nur auf das sehr aggressive Löschpulver zurückzuführen sind und - wie bei mir - leicht den ersten Brandschaden überschreiten können ! ) Angeblich repräsentiert ein voller Li-Akku 100% el. Energie und 400% chemische Energie. Wenn die sich in 30 sek entfaltet, hat man eine kleine Bombe mit umherfliegenden brennenden Akkubestandteilen.

Nach meiner aktuellen Kenntnis über Li-Akkubrände und eigener bzw. Kollegen-Erfahrung entzündeten sich die Akkus mit wenigen Ausnahmen bisher nur im Ladebetrieb. Eine Ausnahme war allerdings ein Akku mit BMS ( Batterie-management-system ) und balancer-Funktion, der sich ohne jegliche Belastung ca. 12 Stunden nach Ladeende von selbst entzündete. Einzige Erklärung ist der Ausfall von BMS- / ballancer-Bestandteilen durch Überspannungseinfluss ( s. Ersatzschaltbild einer Li-Zelle : bei Lastabschaltung antwortet ein Li-Akku bis zur doppelten Nennspannung mit einer Überspannungsspitze, die alle Teile eines BMS aushalten müssen ). In der Fachliteratur gibt es für LiMn-Zellen

widersprüchliche Aussagen zum Bedarf eines BMS. Ein am weitestgehender Schutz ist deshalb eine zuverlässig gegen Überspannungsspitzen gehärtete BMS ( was der Kunde aber nicht kontrollieren kann ) und robuster eine dauerhaft abschaltende Temperatur-Schmelzsicherung in der Ladeleitung zwischen oder auf den Akkuzellen mit Auslösetemperatur zwischen 60 und 80 Grad Celsius. Leider gibt es nach meiner Kenntnis noch keine 50 Grad- Temperatur-Schmelzsicherung für Ströme bis 50A. Deshalb verwende ich mit Ausnahme der besonders sicheren Sony-Zellen bei individuell konfektionierten Akkus aus den Zellen der Baugröße 18650 und deren bei Sony bereits serienmäßig eingebauten Übertemperatur- und Kurzschlußsicherung im Zellenkopf noch zusätzlich parallelgeschaltete 10A-Temperatursicherungen mit einer Auslösetemperatur von 75°C in der Ladeleitung.

Die von mir verkauften fachgerecht konfektionierten Sony-Zellen für hohe Ströme haben alle die brutalen IATA-Sicherheits-Tests für die Zulassung als Luftfrachtgut bestanden und speziell die LiMnO- und LiFePO-Techniken gelten als sicher bezüglich Überladung, Kurzschluss und div. mech. Beschädigungen. Unabhängig davon sind aber Zellen-Temperaturen über 100°C sehr gefährlich. Ein Li-Akku, der während einer Ladung lokal oder ges. über die zulässige Betriebstemperatur von 60° warm wird, ist vermutlich geschädigt und muß dringend überprüft werden. ( Als Hinweis : wenn man eine Oberfläche mit dem Mittelfinger nicht länger als 5 sek berühren kann, ist sie heißer als ~60°C.) Es kann sich z.B. um einen statistisch vorkommenden Zellenausfall mit Cu-Dendritenbildung oder cluster-Bildung im Elektrodenverbund des Akkus handeln, der dann wegen dieser ohmschen Mikro-Heizungen den ganzen Akku zündet. Weil die Lade-Endspannung nicht mehr stimmt, passiert das  i.d.R. erst zum Ende der meist unbeaufsichtigten Ladephase ( und dann oft in der Nacht ! ).

Aber : Ist ein Korb voll roher Eier gefährlich ? Antwort : Bei sachgerechtem Umgang aus Erfahrung sicher nicht. Das gilt auch für die Li-Akkus der Fahrräder. In beiden Fällen sollte man aber an den unangenehmen „Defekt“ denken. Für Li-Akkus gibt es nur noch nicht so viel Erfahrung, aber bereits 2010 laut der Pedelec-Organisation extra energy schon über 30 Li-Akku-Brände in Europa und aus anderen Quellen deshalb zwei abgestürzte Frachtmaschinen. Ich selbst kenne allein schon 12 spektakuläre Li-Brände mit 4 abgebrannten Häusern. Zur Vorsorge gehören demnach immer auch eine feuerfeste Umgebung oder ggf. eine feuerfeste Abdeckung    ( Tontopf o.ä. ) und im Gewerbe ein Schaumlöscher in Reichweite zur Ladestation und -- nicht zu vergessen – eine sachgerecht überprüfte Brand- und Haftpflicht-Versicherung. Viele Modellflieger laden auch im Freien z.B. ihre noch gefährlicheren, schnellladefähigen hochstrom- LiPo-Akkus deshalb oft in Metallkästen um die teuren Modelle der Kollegen nicht zu gefährden.

Informierte Fahrradtouristen laden im Vertrauen auf die hoteleigenen Brandmelder - wenn überhaupt - im Hotel natürlich nur auf dem Balkon oder bei geöffnetem Fenster in der Bade- oder Duschwanne ihren Akku.

( Den Händlerkollegen rate ich aus eigener Erfahrung sehr dringend zu ganz besonderer Sorgfalt und Vorsicht, weil sie zunehmend mit defekten Akkus umgehen müssen und i.d.R. nur geringe Elektrotechnik-Kenntnisse haben.

Also größte Vor- und Umsicht : Keine unbeaufsichtigten Übernacht-Testladungen in der Werkstatt und einen Schaumlöscher mit Sandeimer und Schaufel in Reichweite des Ladeplatzes !  Schalten Sie deshalb deutlich vor Arbeitsende und zum Wochenende alle Ihre spez. Ladesteckdosen am besten per Schaltuhr zentral ab und kontrollieren das auch. Und ein Akkulager und die Stichworte in Ihren Gebäude-, Betriebs- und Haftpflicht-Versicherungen bedürfen wegen des Risikos einer Unterversicherung ganz besonderer Vorsorge und Formulierungen bezüglich Li-Technik. Wegen meines teuren Vorführradparks und einem größeren Akkubestand als ich dachte, hat mich die Unterversicherung nach einem Brand auch schon mal mit mehreren tausend € betroffen. Und : Wenn im Versicherungsvertrag nach einem Brand noch drei Monate Lohnfortzahlung stehen, sind die Arbeitsplätze der Mitarbeiter auch sicherer. Nach meiner Kenntnis haben alle großen Akkukonfektionsfirmen spektakuläre Brände hinter sich. Meiner Hapt-Akkulieferantin, die sich u.a. auf Akkureparaturen spezialisiert hat, ist ein mit der Post gekommener zu reparierender Akku nachts im Lagerregal incl. der gesamten Werkstatt abgebrannt. Ein kleiner, gebrauchter Bau-Stahlcontainer als Akkulager und -Ladestation vor der Tür hätte den Schaden deutlich kleiner gehalten.)

Stand Mai 2020

Fa. Bobtec, Bob Jürgensmeyer, Bermatingen

2 Ergänzungen im Hebst 2020 :

Die Ladegeräte haben i.d.R. Kontroll-Lämpchen, die z.T. auch brennen, wenn das Ladegerät sich bei vollem Akku abschaltet. Diese Lämpchen entladen den vollen Akku, wenn man – z.B. im Urlaub – lange genug vergißt, das Ladegerät abzuziehen. D.h., im Herbst den Akku am Rad leer oder vollgeladen mit angeschlossenem Ladegerät vergessen – und bei der ersten Ladung im Frühjahr geht dann ggf. der tiefentladene, defekte Akku hoch.

 Diese drei Notizen innerhalb von 8 Tagen in einer regionalen Tageszeitung im Bodenseeraum sollten doch zu denken geben !

Nochmal : Li-Akkus sind in der gleichen Gefahrgutklasse wie Feuerwerkskörper. Laden und Lagern in Wohnräumen ist

brandgefährlich !  Gruß von Bobtec