Wo sind Akkus heutzutage überall im Einsatz?
Vom Smartphone und Smartwatch über Zahnbürste, Rasierer, Laptop, Akkuschrauber, E-Bike bis zum Elektroauto wird die mobile Welt derzeit von Akkus mit Energie versorgt. Ihre Verbreitung nimmt rasant zu. Die Lithiumtechnologie ermöglicht relativ kompakte Bauweisen bei gleichzeitig relativ hoher Leistung – diese Akkus haben also eine hohe Energiedichte. Diese wünschenswerte Eigenschaft geht leider mit einem Brandrisiko einher, das bei Akkus anderer Bauweisen nicht in vergleichbarer Intensität vorliegt.
Was sind Batterien?
Batterien sind elektrochemische Energiespeicher. Man unterscheidet zwischen Primär- und Sekundärzellen:
Primärzellen sind elektrochemische Energiespeicher, bei denen chemische in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Zellen dieser Art sind nicht wiederaufladbar. Sekundärzellen, auch Akkumulatoren (kurz: Akkus) genannt, sind dagegen wiederaufladbare elektrochemische Energiespeicher, also für eine Mehrfachnutzung vorgesehen. Bspw. Lithium-Ionen-Akkus sind Sekundärzellen, die auf dem chemischen Element Lithium (Li) basieren.
Welche Arten von Akkus sind am häufigsten anzutreffen?
Es sind im Wesentlichen die Lithium-Ionen-Akkus sowie die Lithium-Polymer-Akkus, welche die elektronischen Geräte heutzutage mit Strom versorgen.
Was sind Lithium-Ionen-Akkus?
Wie alle Akkus bestehen Lithium-Ionen-Akkus aus einer negativen Elektrode (Anode) und einer positiven Elektrode (Kathode). Zwischen diesen beiden Polen wandern Lithium-Ionen und Elektronen in entgegengesetzter Richtung durch ein flüssiges Elektrolyt. Dieses Elektrolyt funktioniert wie eine Autobahn und reguliert die Teilchenwanderung. Wandern die Elektronen vom Minus- zum Pluspol, wird der Akku entladen. Beim Laden von Smartphone, Powerbank und Co. wandern die Elektronen wieder zurück. Durch ihre hohe Energiedichte und die geringen Kosten sind Lithium-Ionen-Akkus in zahllosen Geräten verbaut – vor allem dort, wo viel Power benötigt wird. Dazu gehören unter anderem E-Bikes oder andere Formen der Elektromobilität.
Was sind Lithium-Polymer-Akkus?
LiPo-Akkus sind keine eigenständige Batterienart, sondern eine Weiterentwicklung der Li-Ionen-Technologie. Sie funktionieren grundsätzlich identisch. Allerdings wandern die Elektronen und Lithium-Ionen hier nicht durch ein flüssiges, sondern durch ein festes oder gelartiges Elektrolyt auf Polymerbasis.
Ohne den Einsatz von Flüssigkeiten benötigen Lithium-Polymer-Akkus kein festes Gehäuse. Sie lassen sich vielmehr hauchdünn in Schichten aufbauen. So können sie in jeder gewünschten Form oder Grösse konstruiert werden. Darum eignen sie sich genauso für ultradünne Notebooks wie für Bluetooth Boxen oder wiederaufladbare Stirnlampen. Besonders beliebt sind sie als Alternative zum NiMH-Akku im Modellbau.
Was sind die Vorteile und Nachteile der beiden Lithium-Akku-Technologien?
Da sich beide Bauformen grundsätzlich ähneln, besitzen sie auch ähnliche Vor- und Nachteile. So haben Li-Ionen- und LiPo-Akkus keinen Memory-Effekt. Sie „merken“ sich also keinen Ladestand, falls sie ans Ladegerät bzw. Ladekabel gehängt werden, bevor die Akkuzellen leer sind. Auch wenn zu frühes und zu häufiges Laden die Gesamtlebensdauer senkt, arbeiten sie bis zur vollständigen Erschöpfung so (fast) immer mit voller Kraft.
Auf der anderen Seite gelten beim Aufladen bzw. der Ladetechnik etwas unterschiedliche Voraussetzungen:
Lithium-Ionen-Akkus haben kaum Probleme mit dem Überladen und verzeihen daher auch den Einsatz älterer oder nicht ganz ausgereifter Ladegeräte. Zumindest ein paar Mal. Beim Lithium-Polymer-Akku ist mehr Vorsicht geboten. Sind Netzteil oder Ladegerät nicht auf das Gerät abgestimmt, gelangt immer mehr Spannung in die Zelle und die Lebensdauer nimmt deutlich ab, während die Gefahr von Schäden steigt.
Bei der Gesamtlebensdauer in Ladezyklen liegen Lithium-Ionen-Akkus vorn. 600 bis 800 Ladezyklen sind hier in jedem Fall drin, einige Powerzellen erreichen sogar 1’500 Ladezyklen. Lithium-Polymer-Akkus können im Allgemeinen mindestens 500-mal wieder aufgeladen werden, erreichen aber nicht die Höchstwerte wie ihre Ionen-Kollegen.
Die Energiedichte ist generell ähnlich. Durch die höhere Gesamtlebensdauer sind Lithium-Ionen-Akkus jedoch (noch) die bessere Entscheidung für sehr energieintensive Geräte, die viel Power benötigen und öfter aufgeladen werden müssen. Akkus für E-Autos oder E-Bikes sind hier das beste Beispiel.
Kälte und Hitze sind immer eine Gefahr für mobile Energielieferanten. Bei der Empfindlichkeit gegenüber hohen oder niedrigen Temperaturen sind zwar beide Technologien keine Allwetterfreunde, der LiPo-Akku zeigt sich hier jedoch noch sensibler: Steigen die Temperaturen über 60 Grad Celsius, werden LiPo-Akkus sehr schnell gefährlich. Bei der Li-Ionen-Technologie werden Grenzen von 70 Grad Celsius angegeben. Allerdings sollte man auch diese nicht ausreizen. Die Kälteempfindlichkeit beider Varianten sorgt dafür, dass Akkus besonders gut geschützt und in einer stabilen Temperaturumgebung eingelagert werden müssen, sobald der Winter kommt.
Auch gegen eine Selbstentladung bei längerer Nichtnutzung sind beide Typen nicht immun – und damit auch nicht gegen die irreversible Tiefentladung. Aufgrund der höheren Temperaturempfindlichkeit ist der LiPo-Akku in dieser Hinsicht noch etwas schlechter unterwegs.
Und wie steht es um die Brand-, Explosions- oder Auslaufgefahr? Lithium bleibt Lithium. Beide Zellen können bei unsachgemässer Lagerung oder Handhabung explodieren, allerdings ist der gel- bzw. feststoffbasierte LiPo-Akku in jedem Fall auslaufsicher.
Was sind die häufigsten Ursachen für Brände und Explosionen von Akkus?
• Überladung
• Tiefentladung
• Beschädigung (mechanisch oder thermisch)
• Kurzschluss
• Unsachgemässe Lagerung
• Selbstentzündung und "Thermal Runaway" (Kettenreaktion bei Überhitzung)
Wie kann das Gefahrenpotenzial reduziert werden?
Sichere Handhabung:
• Benutzung originaler/geprüfter Ladegeräte
• Kein Ersatzakkus von fragwürdigen Lieferanten beschaffen
• Regelmässige Überprüfung der Akkus auf Schäden oder Verformungen
• Akku vom Netzteil trennen, sobald der Ladevorgang beendet ist
• Akkubrände entstehen insbesondere beim Ladevorgang, aber nicht ausschliesslich
• Alte und nicht mehr verwendete Akkus fachgerecht entsorgen. Je älter der Akku, desto instabiler, und zwar mechanisch wie chemisch
Schutzvorrichtungen in Gebäuden:
• Brandmelder und Überwachungssysteme
• Feuerlöscher und Löschmittel (nicht alle Feuerlöscher eignen sich; CO₂-Löscher oder spezielle Metallbrandlöscher sind erforderlich)
• Niemals Wasser bei Akkubränden verwenden
Richtige Lagerung von Akkus:
• Temperaturbereiche einhalten (ideale Lagertemperatur: 15-20°C)
• Ladestand zwischen 20 und 80 Prozent halten
• Vermeiden von direkter Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit
• Schutz vor mechanischen Schäden (nicht fallen lassen, nicht zerquetschen)
• Sicherheitsabstände in Lagerräumen (z. B. keine brennbaren Materialien in der Nähe)
Feuerhemmende Akkuladebox:
Mit einer «Feuerhemmenden Akkuladebox» der Gerber Fire Protection GmbH kann zusätzliche Sicherheit im Hinblick auf Ladevorgang und Aufbewahrung von Akkus erreicht werden. Aber auch diese Box darf nicht auf brennbarem Untergrund sowie in der Nähe von brennbarem Material stehen, bitte werfen sie einen Blick in das Benutzerhandbuch unter der Rubrik Downloads für den sicheren Gebrauch.
Wie erkenne ich einen defekten/brennenden Akku?
Warnzeichen sind häufig bereits mit Auge und Nase erkennbar:
Verformung insb. Aufblähung, Überhitzung, Zischen, Rauch, Ausgasen.
Wird der Akku beim Aufladen übermässig warm, hält er wesentlich kürzer durch oder braucht viel länger zum Aufladen ist ebenfalls Vorsicht geboten.
Wie entsorge ich einen Akku?
• Sammelstellen und Recyclinghöfe für alte oder beschädigte Akkus
• Gefahren bei unsachgemässer Entsorgung (Explosion oder Brand)
• Keinesfalls in den Hausmüll werfen
Praxiserfahrung von Akku-Brandtests:
• Jeder Akkubrand ist anders, es können einzelne Zellen nacheinander oder miteinander losgehen
• Insbesondere der Ladevorgang stellt eine erhöhte Gefahr dar
• Je stärker der Akku (bspw. Smartphone vs. E-Bike), desto mehr Zellen hat der Akku und desto heftiger die Auswirkungen im Brandfall
• Ein Smartphones öffnet sich im Brandfall häufig wie eine Handorgel, daraus resultiert i.d.R. ein Seitwärtsbrand
• Es könnten Temperaturen bis 1’200°C erreicht werden
• Explodierte Batteriezellen fliegen herum
• Minutenlanges Feuerwerk ähnlich wie ein Zuckerstock am Nationalfeiertag
• Giftige Gase entweichen, welche keinesfalls eingeatmet werden sollen
Kann die Gerber Fire Protection GmbH Video- und Bildmaterial zu Schulungszwecken zur Verfügung stellen?
Ja, sehr gerne sogar. Sofern gewünscht können auch ausgebrannte Akkus und die dazugehörigen feuerhemmenden Akkuladeboxen, welche für die Brandtests verwendet wurde, zur Verfügung gestellt werden. Uns liegt die Aufklärung in Verbindung mit Akkubränden am Herzen und wir stehen gerne mit Rat und Tat zur Verfügung. Kontaktieren sie uns!
Was ist Fermacell?
Fermacell ist eine Marke für Gipsfaserplatten, die häufig im Bauwesen verwendet werden. Diese Platten bestehen aus Gips und Zellulosefasern (meist recyceltes Papier), die zu einer stabilen und robusten Platte verarbeitet werden. Fermacell-Platten zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit, Stabilität, einfache Verarbeitung und ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten aus.
Weshalb wird Fermacell für Brandschutz eingesetzt?
Zusammengefasst wird Fermacell im Brandschutz verwendet, weil es eine feuerhemmende Wirkung hat, nicht brennbar ist und in der Lage ist, die Ausbreitung von Feuer zu verzögern.
Hier sind die Hauptgründe, warum Fermacell-Platten in Verbindung mit Brandschutz verwendet werden:
Nichtbrennbares Material (Klasse A2): Fermacell-Platten sind nicht brennbar (nach DIN EN 13501-1 in die Klasse A2 eingestuft), was bedeutet, dass sie im Brandfall nicht zur Ausbreitung von Feuer beitragen.
Hoher Gipsanteil: Der hohe Gipsanteil in Fermacell sorgt dafür, dass bei Hitzeeinwirkung Wassermoleküle aus dem Gips freigesetzt werden. Dieser Prozess absorbiert Wärme, was dazu beiträgt, die Hitze im Brandfall zu verzögern und das Ausbreiten des Feuers zu verlangsamen.
Hitzebeständigkeit: Fermacell-Platten behalten auch bei hohen Temperaturen ihre strukturelle Integrität und können so als wirksame Barriere gegen Feuer wirken. Sie schützen dahinterliegende Bauteile und Konstruktionen.
Kein toxischer Rauch: Im Brandfall entstehen bei Fermacell-Platten keine giftigen Dämpfe oder Rauchgase, was ein wichtiger Sicherheitsfaktor ist.