Warum stellen Lithium-Ionen-Akkus eine besondere Herausforderung dar?
Defekte, beschädigte und gealterte Lithium-Ionen-Akkus erzeugen reale Brand- und Explosionsgefahren, die herkömmliche Schutzkonzepte oft nicht ausreichend adressieren.
Ein Energieträger mit besonderen Sicherheitsanforderungen
Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind aus der modernen Industrie nicht mehr wegzudenken. Werkzeugmaschinen, Flurförderfahrzeuge, Lagertechnik und portable Geräte — überall dort, wo hohe Energiedichte und schnelle Ladefähigkeit gefragt sind, kommen Li-Ion-Akkus zum Einsatz. Diese Eigenschaften sind jedoch gleichzeitig die Ursache ihrer besonderen Gefährlichkeit: Eine einzelne beschädigte oder gealterte Zelle kann unter ungünstigen Bedingungen eine Kettenreaktion auslösen, die mit herkömmlichen Brandschutzmitteln kaum zu beherrschen ist.
Besonders kritisch ist die Situation bei Akkus, die bereits eine gewisse Nutzungsdauer hinter sich haben, mechanisch beschädigt wurden oder aus unkontrollierten Quellen stammen. Aber auch neue, technisch einwandfreie Akkus können bei falscher Lagerung oder unsachgemäßem Laden zum Risiko werden.
Thermal Runaway
Unkontrollierte exotherme Reaktion ab 80 °C
Thermal Propagation
Kettenreaktion auf benachbarte Zellen
Gasexplosion
Überdruck mehrerer Bar durch freigesetzte Gase
Verzögerte Gefahr
Reaktion Stunden nach Beschädigung möglich
Was passiert, wenn Lithium-Ionen-Akkus altern?
Mit zunehmender Lade- und Entladezyklenanzahl verändert sich die innere Struktur einer Lithium-Ionen-Zelle. Die Elektroden degradieren, es bilden sich sogenannte Lithium-Dendriten — haarfeine Metallfortsätze, die den Separator zwischen Anode und Kathode durchdringen können. Das Ergebnis: ein interner Kurzschluss, der ohne äußere Einwirkung zum Thermal Runaway führt.
Ein weiteres Alterungsphänomen ist das sogenannte Capacity Fade: Die nutzbare Kapazität sinkt, gleichzeitig steigt der Innenwiderstand. Beim Laden oder Entladern entstehen dadurch Wärmepeaks, die in einer geschwächten Zelle kritische Temperaturschwellen überschreiten können.
- Nach 500–1.000 Zyklen verlieren viele Zellen 20–30 % ihrer ursprünglichen Kapazität
- Lithium-Dendriten wachsen unsichtbar — äußerlich erscheint der Akku einwandfrei
- Gealterte Zellen sind besonders empfindlich gegenüber Überladung und hohen Temperaturen
Beschädigte Akkus: ein unterschätztes Risiko
Stürze, Quetschungen, Durchstiche oder Verformungen können den Separator zwischen den Elektroden irreparabel beschädigen. Die Folge: ein direkter Kontakt zwischen Anode und Kathode, der sofort zu einem internen Kurzschluss führt. Kritisch dabei ist, dass der Schaden und die daraus resultierende Reaktion oft nicht sofort sichtbar sind.
Ein beschädigter Akku kann Stunden oder sogar Tage nach dem Ereignis plötzlich in den Thermal Runaway übergehen. Dieser verzögerte Eintritt macht es besonders schwierig, den richtigen Zeitpunkt für die Entsorgung oder Quarantänelagerung zu bestimmen. Im industriellen Umfeld, wo Akkus täglich bewegt, transportiert und in Ladehalterungen eingesetzt werden, ist das Risiko mechanischer Beschädigung erheblich.
- Beschädigte Akkus müssen sofort aus dem Betrieb genommen werden
- Verzögerter Thermal Runaway: bis zu 24 Stunden nach der Beschädigung möglich
- Quarantänelagerung in geeigneten Sicherheitsbehältern ist Pflicht
Thermal Runaway: Wenn eine Zelle zur Bombe wird
Thermal Runaway ist die gefährlichste Manifestation eines Lithium-Ionen-Akkuversagens. Bei Temperaturen über 80–100 °C setzt eine exotherme Kettenreaktion ein, die sich selbst beschleunigt: Die freiwerdende Wärme treibt die Temperatur weiter nach oben, bis die Zelle bei über 800 °C vollständig unkontrolliert reagiert. Dabei entstehen hochentzündliche Gase — darunter Wasserstoff, Kohlenmonoxid und fluorhaltige Verbindungen — sowie brennende Partikel.
Das freigesetzte Gasgemisch bildet mit der Umgebungsluft ein hochexplosives Gemisch. Ohne kontrollierte Abführung entsteht ein Überdruck von mehreren Bar — ausreichend für eine strukturell zerstörerische Verpuffung oder Explosion. Herkömmliche Brandlöscher sind in dieser Phase wirkungslos, da die Reaktion zellintern und selbstverstärkend abläuft.
- Temperaturen über 800 °C innerhalb von Sekunden
- Überdruck von mehreren Bar durch freigesetzte Gase
- Klassischer Löschangriff ist nahezu wirkungslos
Thermal Propagation: Wenn der Brand sich ausbreitet
Ein einzelner Thermal-Runaway-Vorfall bleibt selten isoliert. Die dabei freigesetzte Hitze überträgt sich auf benachbarte Zellen und löst dort ebenfalls Thermal Runaway aus — ein Dominoeffekt, der innerhalb von Minuten ganze Akkupacks oder benachbarte Lagerflächen erfassen kann. Diesen Vorgang bezeichnet man als Thermal Propagation.
Wichtig: Klassische Feuerwiderstandsprüfungen (z. B. 90-Minuten-Ofentests nach DIN EN 1363) wurden für herkömmliche Gefahrstoffe entwickelt — nicht für Lithium-Ionen-Akkus. Sie decken weder Thermal Runaway noch Gasexplosion ab. Wirksamer Schutz erfordert reale Akkubrand- und Gasexplosions-Tests.
Die richtige Lösung für jede Risikoklasse
Je nach Akkutyp, Nutzungsart und Zustand sind unterschiedliche Schutzstufen erforderlich. Sensor Technik bietet drei aufeinander abgestimmte Produktlinien.
FMplus
Neue, fabriksfertige Akkus mit niedrigerer Leistung — z. B. für Werkzeugmaschinen und Gartengeräte.
- Doppelwandige Stahlkonstruktion mit Wärmedämmung
- Integrierter Rauchmelder und Belüftungssystem
- Konform VDMA 24994:2024-08
lockEX
Standorte mit gleichzeitiger Lagerung und Ladung — bei erhöhten Sicherheitsanforderungen.
- Spezialmechanik zur Explosionsdruckabführung
- Reale Akkubrand- und Gasexplosions-Tests (TÜV NORD)
- Aktive Belüftung mit 10× Luftwechsel pro Stunde
PROline
Akkus mit niedrigem Wh-Wert bei gleichzeitig hohen Feuerwiderstandsanforderungen.
- 90 Min. Feuerwiderstand nach DIN EN 14470-1 (Typ 90)
- Selbstschließende Türen mit thermischer Auslösung
- Verstärkter Stahlkorpus, industrielle Robustheit
Individuelle Beratung für Ihren Anwendungsfall
Jede industrielle Umgebung ist anders. Welcher Sicherheitsschrank für Ihre spezifische Situation — Akkutyp, Lagermenge, Nutzungsart — am besten geeignet ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Unser technisches Team berät Sie kostenlos, unverbindlich und auf Basis echter Erfahrungswerte.
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