Brände, die von Lithium-Ionen-Akkus ausgelöst werden, können katastrophale Ausmaße erreichen. Damit das beim Transport oder bei der Lagerung von alten Akkus nicht passiert, testet Thomas Nigl vom Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft von der Montanuni Leoben das Brandverhalten von Lithium-Ionen-Batterien.
Wieso explodiert ein Akku?
Aufgeladen wird ein Akku durch zwei leitfähige Metall-Schichten, von der eine aus Aluminium und die andere aus Kupfer besteht. In der Akkuzelle gibt es noch zwei weitere Schichten, die Anode aus einem Lithium-Metalloxid und die Kathode in der Regel aus Graphit. Die Anode und die Kathode tauchen in eine Elektrolyt-Flüssigkeit ein. Getrennt werden sie von einer Kunststoffschicht, dem Separator. Meistens fangen Akkus an zu brennen, weil sie sich überhitzen. „Ab 70, 80 Grad wird es kritisch für Lithium-Ionen-Batterien“, schätzt Nigl. Der Elektrolyt wird immer heißer, bis er sich zersetzt, anschließend schmilzt der Separator, es kommt zu einer Kettenreaktion chemischer Reaktionen und das System bricht zusammen, der Akku fängt Feuer.
Aber auch durch Beschädigungen am Akku können Brände entstehen. Vor allem, wenn alte, kaputte Akkus zusammen mit dem Restmüll entsorgt werden. Die Flammen können bis zu 1000 Grad Celsius heiß werden. Das nicht ordnungsgemäße Entsorgen von alten Akkus stellt ein großes Sicherheitsrisiko dar. „Durchschnittlich werden in etwa 20 Batterien pro einer Tonne Restmüll gefunden“, so Nigl. Erst vor kurzem kam es deswegen vermutlich zu einem Brand in der steirischen Abfall-Behandlungsanlage Servus Abfall.
Mit Fässern gegen die Brandgefahr
Unter anderem hat Nigl innerhalb des Forschungsprojektes BAT-SAFE eine Lager- und Transportmöglichkeit für alteLithium-Ionen-Akkus getestet. Sie besteht aus einem 60-Liter-Fass mit einem Ablassventil, in dem die Akkus, umhüllt von einem brandsicheren Granulat, gelagert werden können. Das Vermiculit-Granulat kann Flüssigkeiten sehr gut speichern, man findet es daher auch in Katzenstreu. Das Vermiculit kann also, sollte ein Akku auslaufen, den Elektrolyt aufnehmen. Kommt es innerhalb eines Fasses zum Brand, nimmt das Vermiculit die freigesetzte Wärme auf und gibt sie nur sehr langsam wieder ab. Die Ausbreitung des Brandes wird so stark verlangsamt oder sogar gestoppt.
Wie kann ich Akku-Brände verhindern?
Zwar ist man gegen Produktionsfehler in Handyakkus machtlos, trotzdem kann man auf gewisse Dinge achten, um einem Brand vorzubeugen. E-Bikes, zum Beispiel, lässt man im Sommer lieber nicht im Auto, da ihr Akku in der prallen Sonne leicht überhitzt. Dasselbe gilt für Navigationsgeräte, die an der Windschutzscheibe befestigt werden. Generell sollte man seine Geräte nicht unbeaufsichtigt aufladen lassen, das gilt vor allem, wenn sie beschädigt sind. Vorsicht also, wenn das Smartphone öfter einmal herunterfällt! Kaputte Akkus und Elektrogeräte müssen getrennt von einander und anderen Batterien bei einer Sammelstelle abgegeben werden.
Lithium ist nicht recycelbar
Nicht nur der Abbau von Lithium schadet der Umwelt, auch der Recycling-Prozess bereitet Probleme. Zwar können wertvolle Metalle wie Aluminium und Kupfer aus dem Akku herausgeholt und entsprechend weiterverwendet werden. Das Lithium selbst bekommt man allerdings nicht wieder aus den Akkus heraus. „Beim Recycling von Lithium gibt es derzeit wenige Verfahren, die das wirklich gut abdecken können. Dieses Problem ist zurzeit Stand der Forschung“, sagt Nigl.
Das hat unter anderem technische Gründe, aber auch die Wirtschaftlichkeit ist ein wichtiger Faktor. Eine hundertprozentige Recycling-Quote sei nicht effizient, da der Prozess sehr energieaufwändig und deshalb für die Unternehmen, die ihre Akkus recyceln, nicht rentabel sei, erklärt Nigl. Trotzdem gilt für Konsumenten, ihre kaputten Elektrogeräte und Akkus getrennt und so bald wie möglich zu entsorgen, um Unfällen vorzubeugen.
Autorin: Anika Suck
