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Brandbekämpfung bei Lithium-Batteriebränden

Lithium-Batterien sind heutzutage aus unserem Arbeitsalltag nicht mehr wegzudenken und werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Sie liefern Strom für Smartphones, Akkuschrauber, Autos und vieles mehr. Bei der Herstellung, Verwendung und Entsorgung von Lithium-Batterien kann es jedoch zu Brandfällen kommen. Ursachen hierfür können u.a. unsachgemäßer Umgang oder Qualitätsmängel darstellen. Was tun, wenn es zu einem Lithium-Batteriebrand kommt? Löschversuche mit herkömmlichen inerten Mitteln sind meist erfolglos. Im neuen DENIOS Ratgeber erfahren Sie, wie Sie das Risiko von Lithium-Batteriebränden minimieren können und wie Sie im Brandfall wertvolle Zeit bis zum Eintreffen der Einsatzkräfte gewinnen.

Brandrisiko von Lithium-Batterien

Lithium-Batterien bergen ein erhöhtes Brandrisiko, da sie eine hohe Energiedichte aufweisen und den zum Brand benötigten Sauerstoff selbst erzeugen. Die innere Zersetzung einer Lithium-Batterie startet ab einer Temperatur von 80 °C. Kommt es zu einem Brand, wird diese Reaktion als Thermal Runaway bezeichnet. Bereits das thermische Durchgehen von nur einer Zelle genügt, um die benachbarten Zellen des Akkublocks so weit aufzuheizen, dass eine folgenschwere Kettenreaktion entsteht. Ist diese einmal in Gang gesetzt, dauert es nur wenige Minuten bis zum explosionsartigen Abbrennen des Akkus.

Der Brandverlauf der Lithium-Batterie ist heftig und es entstehen Temperaturen bis 1400 °C. Durch den Temperaturanstieg kommt es im Gehäuse der Lithium-Batterie zum Durckanstieg. Kann dieser nicht durch die Überdruckventile entweichen, kann die Batteriezelle platzen, wodurch ein weiß-grauer "Nebel" aus Elektrolyten und anderen Zellbestandteilen freigesetzt wird.

Eine rasche Brandausbreitung mit hoher Energiefreisetzung und starker Rauchentwicklung sind die Folge. Zudem besteht das Risiko von elektrischem Strom an Anlageteilen. Brände von Lithium-Ionen-Batterien gelten als sehr schwer zu bekämpfen. Die Lithium-Batterie beinhaltet alles, was für einen Brand benötigt wird. Drüber hinaus verhindert das Gehäuse der Lithium-Batterie, dass das Löschmittel den Zellbrand erreicht.

Präventive Brandschutzmaßnahmen

Sie können bereits vorbeugend Maßnahmen für eine brandgeschützte Lagerung und das sichere Laden von Lithium-Akkus ergreifen, um im Brandfall eine Ausbreitung des Brandgeschehens zu verhindern und wertvolle Zeit bis zum Eintreffen der Feuerwehr zu gewinnen. Brände und Explosionen von Lithium-Akkus können nicht nur teure Sachschäden verursachen, sondern im schlimmsten Fall auch Menschenleben gefährden. Lithium-Ionen-Batterien sollten niemals in der Nähe von brennenden Materialien geladen werden. Der VdS hat im Sommer 2019 ein Merkblatt 3103 "Lithium-Batterien" herausgegeben, in dem Lithium-Batterien in drei Kategorien mit geringer, mittlerer und hoher Leistung eingestuft werden. Für die jeweiligen Stufen gelten verschiedene Sicherheitsregeln. Demnach wird für Batterien mittlerer und hoher Leistung die räumliche (mind. 5 m Abstand) oder baulich feuerbeständige Trennung der Batterien empfohlen. Neben dem Ladezustand und der Lagerungstemperatur gilt es stets die Sicherheitsvorschriften des Herstellers zu berücksichtigen. Das Laden einer Lithium-Ionen Batterie sollte grundsätzlich unter Aufsicht stattfinden, um im Brandfall schnell reagieren zu können.

Für das sichere Lagern und Laden von Lithium-Batterien bieten wir ein umfassendes Sortiment an professionellen Sicherheitsschränken und Brandschutzräumen für Lithium-Batterien, die den neuesten technischen Standards entsprechen:

Unsere Systeme verfügen über beidseitigen baulichen Brandschutz sowie zusätzliche Ausstattungen für den anlagentechnischen Brandschutz, um Lithium-Ionen Batterien für jede Anwendung sicher und gesetzeskonform zu lagern.

Die brandgeschützten Laderäume WFP Li-Ion ermöglichen die lückenlose Überwachung der Lithium-Batterien durch integrierte Zustandsüberwachung mit hochwertiger Sensorik und Steuertechnik. Im Notfall wird ein Alarm ausgelöst, an die Gebäudeleittechnik weitergeleitet und Lösch- bzw. Brandunterdrückungssysteme werden aktiviert.

Unsere Lithium-Ionen-Schränke bieten 90 Minuten Brandschutz von innen und außen. Die technische Entlüftung verhindert das Entstehen eines Wärmestaus im Schrank während des Batterie-Ladevorgangs. Dazu verfügen die Sicherheitsschränke über eine integrierte Sensorik und schlagen bei Rauchgasentwicklung oder Temperaturanstieg Alarm.

Das Brandunterdrückungssystem löst bei einem Brand im Schrank automatisch aus und unterdrückt Sekundärbrände. Dank integriertem Transportsockel können Sie den Schrank im Schadensfall sofort evakuieren, um Folgeschäden durch Löschwasser zu vermeiden.

Wir beraten Sie gerne!

Ob am Telefon, via E-Mail oder persönlich bei Ihnen vor Ort - wir helfen Ihnen und beraten Sie gerne. Sprechen Sie uns an.

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Sofortmaßnahmen im Brandfall

Lithium-Brände stellen eine besondere Herausforderung im modernen Brandschutz dar, weil sie besonders schwer zu kontrollieren sind. Wenn Sie einen Brand erkennen oder durch DENIOS connect über einen Temperaturanstieg oder eine Rauchgasentwicklung in Ihrem Sicherheitsschrank oder Brandschutzlager benachrichtigt werden, gilt es umgehend die Feuerwehr zu informieren. Die Eigensicherung und die Rettung von Menschenleben hat im Brandfall immer Vorrang vor der Brandbekämpfung. Um das Ausbreiten des Batteriebrandes bis zum Eintreffen der Einsatzkräfte einzudämmen, finden Sie bei DENIOS spezialisierte Produktlösungen für erste Sofortmaßnahmen.

Aerosol Löschtechnik

Als erste sofortige Maßnahme zur Gefahrenreduzierung kann die Aerosol-Löschtechnik eingesetzt werden. Diese ständig betriebsbereite technische Anlage dient der Brandunterdrückung, bis die Feuerwehr eintrifft und den Brand endgültig bekämpft. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Löschtechnik als Überbrückung dient, da Lithium-Batterien wesentlich länger brennen können als die Wirksamkeit der Aerosol-Löschanlage anhält.

Die Löschtechnik funktioniert gemäß EN 15276-10 ohne Wasserzusatz. Der Löschgenerator unterbricht bei steigender Temperatur den chemischen Verbrennungsprozess effektiv innerhalb von 4,5 bis 15 Sekunden, je nach Modell. Diese Technologie ist umweltfreundlich und gesundheitlich unbedenklich, da sie nicht sauerstoffverdrängend ist, und wird von der United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA) als offizielles "HALON-Ersatzlöschmittel" anerkannt.

Dank des geringen Gewichts und Volumens sowie der fehlenden Notwendigkeit einer Verrohrung ist die Installation einfach und schnell. Zudem bleiben die Investitions- und Folgekosten gering, da die Aerosol-Löschtechnik wartungsfrei ist und eine lange Produktlebensdauer aufweist.

Sowohl die Sicherheitsschränke als auch die Brandschutzräume für Lithium-Akkus sind optional mit Brandunterdrückungseinheit mit Aerosol-Löschtechnik erhältlich.

Produkte zur Brandbegrenzung

Zu den Sofortmaßnahmen zählen Brandbekämpfungsdecken aus speziellem Hochtemperaturgewebe mit beidseitiger mineralischer Beschichtung, die dem Umgebungsschutz bei Akku-Havarien dienen. Sie verringern das Risiko der Brandausbreitung und dämmen auftretende Flammen ein. Die Decken sind so groß, um ganze E-Fahrzeuge abzudecken. Sie sind schnell und einfach in der Handhabung, Sprinkler- und Löschwassergeeignet und erzeugen somit einen kühlenden Effekt.

Für Löscharbeiten an kleineren Geräten, wie z.B. Laptops, Akkuschrauber, E-Bikes oder E-Scooter bietet DENIOS Feuerlöscher mit Spezialeignung für Lithium-Ionen Akkus. Die Feuerlöscher sind leicht in der Handhabung und eignen sich für brennende Lithium-Ionen-Akkus bis 1285 Wh oder Pouches bis 700 Wh.

Brandbekämpfung bei Lithium-Batteriebränden

Zur Brandbekämpfung von Lithium-Batteriebränden sollten nur Löschmittel mit einem hohen Kühleffekt eingesetzt werden. Um eine rasche Brand- und Rauchgasausbreitung zu verhindern, wird Wasser als Löschmittel empfohlen. Größere Mengen Wasser sind in der Lage, Lithium-Brände einzudämmen und wirksam zu bekämpfen. Als Erklärung werden hier u.a. der Kühleffekt genannt, der die Reaktion der Zellen verlangsamt. Außerdem kann Wasser bei hoher Zerstäubung helfen, die entstehenden Rauchgase zu binden. Da Lithium sehr reaktionsfreudig ist, birgt das Löschen eines Lithium-Ionen Batteriebrandes einige Risiken. Wasser reagiert mit Lithium zu Wasserstoff und Lithiumoxid, was explosiv ist. Beim Löschen eines Lithiumbrandes gilt es somit zwingend einen Sicherheitsabstand einzuhalten.

Dies lässt sich über den Aufbau einer Traktionsbatterie erklären:

Grundlegend besteht eine große Traktionsbatterie aus vielen kleineren Zellen, die mit einander verbunden sind. Erhitzt sich eine einzelne Zelle, im schlimmsten Fall mitten im Modul, werden die benachbarten Zellen zwangsläufig auch erwärmt. So kommt es zu einer Kettenreaktion, die zu einer erheblich stärkeren Energiefreisetzung führt. Wasser kann durch den hohen Kühleffekt helfen, diese Reaktion einzudämmen. Ziel ist der längerfristigen Kühlung ist es, Thermal Runaway und Thermal Propagation weiterer Zellen der Lithium-Batterie zu verhindern. Bei kleineren Batterien und somit weniger Zellen kann die äußere Kühlung meist direkt auf die reagierenden Zellen einwirken.

Vom VdS wurde ein Merkblatt 3856 „Sprinklerschutz von Lithium-Batterien“ veröffentlicht, indem erstmals nach Energiegehalt pro Lagereinheit (z.B. Palette) differenziert und das Risiko entsprechend der folgenden Tabelle eingestuft wird:

Hazard Level (HL) Risiko Energiegehalt in kWh / Lagereinheit
I Gering >1
II Mittel 1,0 - 50
III Hoch >50

Die gespeicherte Energie pro Lagereinheit (z.B. Palette) sollte max. 50 kWh nicht überschreiten. Dies entspricht dem Hazard Level II. Bei Lagerung im Regal ist die Sprinklerung nach VdS CEA 4001 auszulegen. Versuche des amerikanischen Sachversicherers FM-Global und dem Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e. V. (GDV) haben gezeigt, dass die Brandausbreitung bei Bränden von Lithium-Batterien im Hochregal durch eine gezielte Sprinklerung verhindert werden kann. Die Erkenntnisse aus den Versuchen sind jedoch nur für in Karton verpackte, kleine Lithium-Akkus gültig. Die Sprinklerung von großen Batterieeinheiten ist dennoch ratsam, da zwar der Brand an der einzelnen Batterie i.d.R. nicht gelöscht wird, aber die Ausbreitung auf benachbarte Batterien verlangsamt, wenn nicht sogar verhindert werden kann.

Ratgeber

Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus sind allgegenwärtig. In diesem Beitrag finden Sie alles, was man über die Funktionsweise, Gefahren, Lagerung & den Transport von Lithium-Ionen-Akkus wissen sollte.

Folgemaßnahmen und Umgang mit kritischen Batterien

Havarierte Lithium-Batterien können auch nach längerer Zeit erneut Feuer fangen und sollten daher in geeigneten Sicherheitsbehältern zwischengelagert werden. DENIOS bietet professionelle Lager- und Transportboxen, die sich ideal als Quarantänebehälter für defekte Lithium-Ionen-Batterien eignen. Die Spezialbehälter bestehen aus Kunststoff, Aluminium, Stahl oder Edelstahl und sind in verschiedenen Größen erhältlich. Je nach Modell kommen unterschiedliche Brandschutzmittel als Füllmaterial zum Einsatz. Beispielsweise PyroBubbles® oder Cirrux®-Kissen. PyroBubbles® sind ein von der MPA Dresden nach DIN EN 3-7 positiv geprüftes Löschmittel für feste und flüssige brennbare Stoffe. Ihr Schmelzpunkt liegt bei 900 °C, danach bilden sie eine geschlossene Schicht um den Brandherd. Die Lösch- bzw. Isolationswirkung wird sofort aktiviert und funktioniert komplett autark. Cirrux®-Kissen aus Glasfaser sind nicht eklektisch leitend und feuerfest. Sie eignen sich zum stoßdämpfenden Verpacken von Lithium-Batterien in Kombination mit Zarges Transportkisten.

Je nach Gefährdungsbeurteilung, Leistung und Zustand der eingelagerten Lithium-Ionen-Batterien bieten die Quarantäneboxen anwendungsgerechte Sicherheitsstandards sowie effektiven Schutz vor exothermen Reaktionen bis hin zur vollständigen Kontrolle eines möglichen Thermal Runaway. So verhindern die Quarantäneboxen den Austritt von Flammen und Splittern im Falle einer Havarie. Da Lithium-Ionen-Batterien laut internationalem Transportrecht als Gefahrgut eingestuft sind, unterliegen sie den Vorschriften für Gefahrgut-Beförderungen. Dazu zählt, dass die Gefahrgutbehälter deutlich mit dem entsprechenden Gefahrstoffzeichen und der UN-Nummer der Batterie gekennzeichnet sein müssen. Viele Boxen sind auch für den anschließenden Transport geeignet und verfügen über die entsprechenden Transportzulassungen für defekte, beschädigte oder kritisch defekte Lithium-Ionen-Batterien. Welche Vorschriften von den jeweiligen Transportboxen für Lithium-Ionen-Batterien erfüllt werden, entnehmen Sie den Produktdetails.

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