Brandschutztechnische Betrachtungen bei Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Metall-Batterien

Dipl.-Ing. (TH) Jürgen Kunkelmann

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Lithium-Metall-Batterien (Lithium-Primärbatterien) und Lithium-Ionen-Batterien (Lithium-Sekundärbatterien, Akkus) werden aufgrund ihres hohen Energiespeichervermögens zunehmend als Batterien bei unterschiedlichen Anwendungen für elektrische Verbraucher eingesetzt. Nach den UN Transportvorschriften für gefährliche Güter werden seit dem 1.1.2009 diese Batterien als Gefahrgut der Klasse 9 (Verschiedene gefährliche Stoffe und Gegenstände) eingestuft.

Beim thermischen Durchgehen (Thermal Runaway) von Lithium-Ionen-Batterien ist in der Praxis z.B. in einem Lagerbereich oder einer Produktionsanlage ohne schnelle Brandbekämpfung bzw. brandschutztechnische Maßnahmen mit einer größeren Brandausbreitung und einer Kontamination eines größeren Bereiches mit leitfähigen, korrosiven und toxischen Stoffen wie Graphit, Fluorwasserstoff und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) zu rechnen. 

Dies bedeutet, dass aufgrund der Kontamination unter Umständen viele Batterien oder Verpackungseinheiten neu verpackt, gereinigt oder entsorgt werden müssen bzw. es zu Produktionsausfällen und Folgeschäden an Maschinen und technischen Geräten kommt.

Ein Akku vom Typ ICR-18650 beim thermischen Durchgehen
Thermisches Durchgehen einer einzelnen Lithium-Ionen-Batterie (Akku) vom Typ: ICR-18650
Quelle: Dipl.-Ing. (TH) Jürgen Kunkelmann

Von ganz entscheidender Bedeutung ist daher auch die schnelle und sichere Branddetektion, insbesondere auch unter der Berücksichtigung der Detektion brennbarer Elektrolytdämpfe, die schwerer als Luft sind.

Für Feuerwehreinsatz- und Rettungskräfte sind weiterhin die personenschutz- und umweltrelevanten Erfordernisse von großer Bedeutung. Hierbei ist die persönliche Schutzausrüstung (PSA) entsprechend einer Gefährdungsbeurteilung bzgl. Brand, chemischer und elektrischer Gefährdung auszuwählen.

Beim Personenschutz ist zusätzlich auf die ggf. auftretende Splitterwirkung beim Bersten von versagenden Zellen und Batterien zu achten.

Bei der Brandbekämpfung ist auch darauf zu achten, wohin das kontaminierte Löschmittel insbesondere bei einer größeren Menge an thermisch durchgehenden Batterien fließt. Bei den Bränden werden verbrannte oder unverbrannte deutlich wassergefährdende, stark wassergefährdende, krebserregende Stoffe und Pyrolyseprodukte freigesetzt, die mit dem Löschwasser weggespült werden und das Erdreich bzw. Oberflächen- oder Grundwasser kontaminieren. 

Bei Produktionsbereichen sowie bei der Lagerung von Batterien in größeren Mengen und ggf. hoher Leistung, oder von vielen kleinen Batterien in vielen Verpackungseinheiten, ist bisher kein allgemeines Schutzkonzept in der Literatur öffentlich zugänglich, deshalb müssen im Einzelfall ganzheitliche Brandschutzkonzepte erstellt werden die z.B. Maßnahmen wie Separierung und Mengenbegrenzung bei der Lagerung durch Brandabschnittsbildung mit feuerbeständigen Bauteilen, Lagerung in feuerbeständigen Schränken, Maßnahmen zur Begrenzung der Kontamination mit toxischen und korrosiven Stoffen oder den Einsatz von Löschanlagen oder Sauerstoffreduzierungsanlagen beleuchten.

Ein großes Thema ist der Transport von defekten Batterien, insbesondere wenn diese in Fahrzeugen eingebaut sind und dann nicht unter die Gefahrgut-Transportvorschriften des ADR für die Straße fallen.

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