Je mehr Sie über das Phänomen des thermischen Durchgehens wissen, desto besser sind Sie gerüstet, um zu verhindern, dass es jemals auf Ihrer Baustelle oder in Ihrem Betrieb auftritt.
Brände von Lithium-Ionen-Batterien ziehen alle in ihren Bann. E-Bike-Abstellplätze, Baustellen, Docks und sogar kommerzielle Flüge sind nur einige der Orte, an denen es in letzter Zeit zu Bränden von Lithium-Ionen-Akkus kam.
Dies sind keine gewöhnlichen Brände. Sie brennen heiß, breiten sich schnell aus und sind unglaublich schwer zu löschen. In einigen Fällen sind die Temperaturen so hoch, dass sich die Brände nach dem Löschen sogar wieder entzünden. (Mehr dazu weiter unten.)
Oberflächlich betrachtet sind sie auf ein Phänomen zurückzuführen, das als thermisches Durchgehen bezeichnet wird, aber der eigentliche Grund ist das fehlende Bewusstsein dafür, was dies eigentlich bedeutet.
Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihre Fragen zu thermischem Durchgehen und Li-Ionen-Bränden beantwortet, so dass Sie Ihre Batterien sicher und verantwortungsbewusst für Ihren Betrieb einsetzen können.
Was ist thermisches Durchgehen?
Die meisten Brände brennen von selbst aus. Stellen Sie sich nun ein Feuer vor, das dies nicht tut. Stattdessen wird es immer heißer und heißer, weil die freigesetzte Energie die Temperatur in die Höhe treibt, was wiederum mehr Energie freisetzt...
Das ist das Prinzip des thermischen Durchgehens: Bei einem Temperaturanstieg wird mehr Energie freigesetzt, was die Temperatur weiter erhöht und so weiter, bis das, was Sie gerade betrachten, sehr heiß und unglaublich gefährlich ist.
“Brände von Lithium-Ionen-Batterien sind oft autark und brennen weiter, ohne dass zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird. Dadurch sind Brandbekämpfungssysteme, die auf Sauerstoffentzug angewiesen sind, weniger wirksam. Außerdem können sie nach dem Erlöschen des Feuers weiterhin hohe Wärmemengen erzeugen und es besteht die Gefahr einer erneuten Entzündung.” BOAT International, ‘Spate of fires results in new yacht toy and tender guidelines’
Thermisches Durchgehen kommt in allen Bereichen der Wissenschaft vor, von der Chemie und Elektrotechnik bis hin zu Theorien, die die Erwärmung der Umwelt erklären. Von besonderem Interesse ist es für uns jedoch, wenn es in Li-Ionen-Batterien auftritt. Das Verständnis der Ursachen für thermisches Durchgehen und wie es vermieden werden kann, wird uns allen helfen, unsere Betriebe und unsere Mitarbeiter zu schützen.
Gründe für thermisches Durchgehen
Thermisches Durchgehen ist ein gefährliches Phänomen, bei dem ein System, wie z. B. eine Lithium-Ionen-Batterie, aufgrund einer Kettenreaktion von Ereignissen einen sich selbst erhaltenden Temperaturanstieg erfährt. Die durch chemische Reaktionen im Inneren der Batterie erzeugte Wärme verursacht noch mehr Wärme, was zu einem kontinuierlichen Temperaturanstieg führt. Dies kann dazu führen, dass sich die Batterie entlüftet und giftige, brennbare Gase freisetzt, explodiert oder Feuer fängt.
Zu den Ursachen des thermischen Durchgehens gehören:
● Überladen einer Batterie über ihre sichere Maximalspannung hinaus
● Mehrere Tiefentladungen, gefolgt von einer Aufladung
● Schnelles Laden, das zu übermäßigen Strömen führen kann
● Interner oder externer Kurzschluss
● Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen
● Hoher Feuchtigkeitsgehalt
● Physische Schäden an der Batterie durch Quetschen oder Durchstechen
● Herstellungsfehler
Wenn man das Gesamtbild betrachtet, sind Li-Ionen-Brände auf dem Vormarsch, weil die Technologie selbst alltäglich wird. Wie BOAT International berichtete, "wiesen mehrere Behörden auf fehlerhafte oder unzureichend gelagerte Lithium-Ionen-Batterien als vermutete Ursache” einer Flut von Yachtbränden im vergangenen Sommer hin. IFSEC Insider greift dies in seinem aktuellen Artikel zum Brandschutz im Bauwesen auf.
Da immer mehr Branchen wie diese Elektrofahrzeuge, Fernbedienungen und andere tragbare Geräte zur Stromversorgung einsetzen, tauchen überall Li-Ionen-Batterien auf, oft ohne Rücksicht auf die damit verbundenen Sicherheitsrisiken.
“Trotz der Forderung nach mehr Fachkompetenz und besserer verfügbarer Technologie nehmen die Brandgefahren durch neue Baumaterialien, heiße Arbeiten und das Vorhandensein von Lithium-Ionen-Batterien zu.” IFSEC Insider, ‘Hot spots: fire hazards multiply to threaten construction sites’
Verstehen der thermischen Durchbruchstemperaturen von Lithium-Ionen
Der Anstieg der Brände von Lithium-Ionen-Batterien ist auf die zunehmende Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Industriezweigen zurückzuführen, ohne dass die Sicherheitsrisiken angemessen berücksichtigt wurden. Lithium-Ionen-Batterien gelten bis zu einer Temperatur von 60 Grad Celsius als relativ sicher, aber bei Temperaturen, die diesen Grenzwert überschreiten, kann die Batterie instabil werden, was zu einem thermischen Durchgehen führt.
Im Falle eines thermischen Durchgehens fängt ein Lithium-Ionen-Akku bei Temperaturen um 500 Grad Celsius Feuer und kann bis zu 1110 °C erreichen. Besonders besorgniserregend ist, dass Brände von Lithium-Ionen-Batterien leicht wieder aufflammen, weil die Lithiumsalze in der Batterie selbst oxidierend sind, d. h. sie können nicht wie bei einem herkömmlichen Brand "erstickt" werden.
Wie man thermisches Durchgehen vermeidet
Es gibt mehrere Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens zu verringern.
- Es ist wichtig, hochwertige Lithium-Ionen-Akkus mit integrierten Sicherheitsfunktionen wie Überladungs- und Überentladungsschutz zu verwenden. Ein hochwertiger Akku ist zuverlässig und sorgt dafür, dass Sie vom ersten Tag an den richtigen Weg einschlagen.
- Vermeiden Sie es, die Batterie hohen Temperaturen auszusetzen, da dies zu einer Verschlechterung der Batterie führen kann.
- Lassen Sie Ihre Batterien nicht unbeaufsichtigt aufladen, da dies die Gefahr einer Überladung (und Überhitzung) erheblich erhöht.
- Die richtige Lagerung und Handhabung von Lithium-Ionen-Batterien kann viel dazu beitragen, ein thermisches Durchgehen zu verhindern und einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.
Wie löscht man einen thermischen Durchgangsbrand?
Für das wirksame Löschen eines Brandes durch thermisches Durchgehen ist Spezialausrüstung erforderlich. Herkömmliche Methoden, wie z. B. Wasser, sind weniger wirksam, um die Temperatur des Feuers zu senken, da bei einem thermischen Durchgang immer mehr Energie freigesetzt wird und die Temperatur wieder steigt.
Wenn Sie in spezielle, für Ihre Batterietypen geeignete Lagerlösungen investiert haben, können diese spezielle Löschsysteme und eine Absaugung für gefährliche Gase enthalten, um die Luft zu reinigen. Diese Systeme tragen dazu bei, das Feuer unter Kontrolle zu bringen, während die Integrität der Lagerlösung das Feuer eindämmen sollte.
Sind Lithium-Ionen-Batterien sicher?
Obwohl Li-Ionen-Batterien im Allgemeinen als sicher im Gebrauch gelten, zeigt die jüngste Zunahme der gemeldeten Li-Ionen-Brände, dass eine bessere Aufklärung und Schulung über die damit verbundenen Risiken notwendig ist.
Diese Brände können katastrophale Schäden verursachen, wenn sie unkontrolliert bleiben, also lassen Sie sich nicht von einem thermischen Ausbruch überraschen. Befolgen Sie die empfohlenen Schritte, wie z. B. die Investition in angemessene Lagerausstattung und die Einhaltung bewährter Verfahren, und stellen Sie sicher, dass Ihr Team dasselbe tut.
