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Brandschutz für Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien - brandgefährlich?!

E-Bike, Handy oder Akkuschrauber, die Lithium-Ionen-Technologie als mobiler Energiespeicher schafft neue Möglichkeiten. Lithium-Ionen-Batterien haben eine besonders hohe Energiedichte und bieten eine hohe Lebensdauer. Aber sie bergen auch spezifische Brandgefahren, die besondere Herausforderungen für die Sicherheit und insbesondere für den anlagentechnischen Brandschutz darstellen. WAGNER stellt sich diesen Herausforderungen und entwickelt individuelle Brandschutzlösungen für Lithium-Ionen-Batterien, u.a. abgestimmt auf die Bereiche Herstellung, Aging, Lagerung und Betrieb.

Heute gibt es für die unterschiedlichsten Anwendungen eine nahezu unüberschaubare Vielfalt an Lithium-Batterietypen, die sich in Kathode, Anode und Elektrolyt sowie in Bauform, Leistung und Größe unterscheiden. Die Bezeichnung „Lithium-Batterie“ ist ein Sammelbegriff für die Vielzahl verschiedener Batteriesysteme, in denen Lithium in reiner oder gebundener Form als Aktivmaterial der Batterieelektrode verwendet wird.

Batterien speichern große Energiemengen. Kommt es aufgrund von technischen Defekten oder unsachgemäßer Handhabung zu einer unkontrollierten und beschleunigten Abgabe der chemisch gespeicherten Energie, erfolgt dies in aller Regel als thermische Energie. Diese ist vielfach höher als die elektrochemisch gespeicherte Nennenergie.
Eine Selbstentzündung und ein damit verbundener Brand einer Lithium-Ionen-Batterie kann nicht verhindert, aber beherrschbar gemacht werden.


Individuelles Schutzkonzept für Lithium-Ionen-Batterien

Das Gefährdungspotenzial einer Batterie muss konkret betrachtet werden

Allgemein gültige Brandschutzkonzepte, z. B. bei der Lagerung von Batterien in größeren Mengen, mit hoher Energiedichte oder von zahlreichen kleinen Batterien in vielen Verpackungseinheiten, existieren nicht. Bei der individuellen Risikoanalyse werden u. a. Lagerart, Lagerdichte, Prozesse, Art, Anzahl sowie Leistung der Batterie-Zellen einzeln untersucht und mit den vom Kunden gewünschten Schutzzielen abgeglichen.

Brandrisiken von Lithium-Ionen-Batterien

  • Thermal Runaway
    Durch die Freisetzung von Sauerstoff durch das verwendete Kathodenmaterial der Batterie wird ein sich selbst verstärkender Prozess angestoßen.
  • Kettenreaktionen
    Ein Brand einer Batteriezelle kann schnell zu einer Kettenreaktionen mit benachbarten Zellen führen.
  • Lagerung
    Durch die Energiefreisetzung während des Thermal Runaway werden benachbarte Materialien im Lager entzündet und der Brand kann sich ausbreiten.
  • Kontamination
    Kontamination mit korrosiven und toxischen Stoffen sowie durch Explosion umherfliegende Bruchstücke.

Einsatzbereiche unserer Lösungen

Produktion

Brandschutzlösungen von WAGNER können in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere beim Produktionsschritt der Formatierung / Formation (erste Lade- und Entladevorgänge der Batteriezelle) und beim Aging (finaler Schritt der Zellfertigung  mit dem Ziel, zellinterne Kurzschlüsse zu identifizieren) zum Einsatz kommen.

Lagerung

Bei der Lagerung von Batterien, egal ob in Mischlager/Kleinteilelager für Produkte mit Batterien/Ersatzteile, Hochregallager mit E-Fahrrädern oder reine Batterielager (z. B. Distributions- oder Produktionsbereiche) sind individuelle Brandschutzmaßnahmen dringend erforderlich.

Batterieprüfstände

Neue Batterien und Batteriemanagementsysteme müssen ausführlichen Tests und Validierungen unterzogen werden. Dazu gehören Untersuchungen von Lade- und Entladezyklen bei unterschiedlichen Temperaturverläufen. Um während der Tests frühzeitig und umfassend auf entstehende Brände reagieren zu können, sind individuelle Brandschutzmaßnahmen, z. B. mit Brandfrüherkennung sehr wichtig.

Energie-Großspeicher

Große Energiespeichersysteme im Leistungsbereich von mehreren Megawatt, die die erzeugte Energie von regenerativen Kraftwerken (z. B. Solar oder Wind) zwischenspeichern oder in Rechenzentren als unterbrechungsfreie Stromversorgung zum Einsatz kommen, sind u.a. mit Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet und daher brandschutztechnisch zu schützen.

Batteriebetriebene Systeme

Speichersysteme wie bspw. Roboter in Behälterblocklagern oder Ladestationen für Flurförderfahrzeuge müssen bei der Risikobeurteilung für den Brandschutz gesondert betrachtet und entsprechende Brandschutzlösungen entwickelt werden.

Referenzen

KETTLER Alu Rad GmbH

AVL List GmbH

Downloads zum Thema

Die Brandschutzlösung vom Technologieführer

WAGNER - Ihr Partner im Brandschutz

Wir sind Pioniere. Wir verstehen, leben und beherrschen das Feuer. Unsere mehr als 40-jährige Expertise im anlagentechnischen Brandschutz setzt auch beim Schutz von Lithium-Ionen-Batterien auf den Dreiklang aus
   (1) projektspezifischer Risikoanalyse,
   (2) kundenseitiger Schutzzieldefinition und
   (3) der Erstellung eines individuellen Schutzkonzeptes.
Dieser Kompetenz vertrauen unsere Kunden weltweit – als Partner erster Wahl!

Kontakt

Wenn Sie eine Brandschutz-Herausforderung mit Lithium-Ionen-Batterien für uns haben:

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