A lítium-ion akkumulátorok kezelésének veszélyei

A lítium-ion akkumulátorok technológiája viszonylag fiatal. De a 90-es évek elején való piacra dobásuk óta tartós hatást gyakoroltak az energiatároló piacra, és fokozatosan kiszorították a régi technológiákat. Napjainkban a lítium-akkumulátorok a mindennapi életünk nélkülözhetetlen részévé váltak - és jó okuk van rá: különösen kicsik és ugyanakkor nagyon hatékonyak lehetnek, és ezért számos alkalmazás számára érdekesek. A lítiumos akkumulátorok nemcsak az okostelefonok és a táblagépek számára szolgáltatnak energiát, hanem az elektromobilitás területén is fontos szerepet játszanak. A lítium energiatároló eszközöket többek között nagy energiasűrűségük, kis súlyuk és gyors töltésük teszi népszerűvé.

Az érem másik oldala: Az ember újra és újra hallja a lítium-ion akkumulátorokkal kapcsolatos veszélyes eseményeket. 2017-ben a hannoveri parkolóházban keletkezett tűz címlapokra került - ezt egy e-kerékpár akkumulátora okozta. 2018-ban egy hamburgi férfi meghalt egy töltő robbanásakor. Nem kérdéses: a lítium-ion akkumulátorok robbanásai és tüzei pusztító következményekkel járhatnak, mivel súlyos károkat okozhatnak, vagy legrosszabb esetben emberéleteket is követelhetnek. Ezért a lehető legbiztonságosabb kezelés és tárolás sürgősségének kérdése nemcsak a magánszemélyek, hanem mindenekelőtt a vállalatok számára merül fel. Mivel a tény az: 1993. évi XCIII. törvény 54. §-a a munkavédelemről kötelezi a munkáltatókat a veszélyek azonosítására és értékelésére, valamint megfelelő védintézkedések végrehajtására.

A mai gyártási szabványok szerint a lítium-akkumulátorok viszonylag biztonságosnak tekinthetők. Általában a gyártó különféle biztonsági vizsgálatokat végez a (sorozat) termékek forgalomba hozatala előtt. Például lítium energiatároló eszközöket csak akkor lehet szállítani, ha rendelkeznek az UN 38.3 szabvány szerinti teszt tanúsítvánnyal. A tanúsítvány megszerzéséhez számos tesztsorozatot kell sikeresen elvégezni, amelyek során az akkumulátorokat különböző szállítási körülmények között tesztelik. A következők tartoznak ide:

A fentiek ellenére különösen óvatosnak kell lenni a lítium-ion akkumulátorok kezelésekor - mert újra és újra veszélyes tüzek fordulhatnak elő. Ha valami történik, a következmények gyakran pusztítóak. A veszély maga az akkumulátor felépítéséből adódik. Mindig különösen veszélyessé válik, ha a lítium-akkumulátor ellenőrizetlenül szabadítja fel tárolt energiáját. Mert amint a keletkező hő meghaladja az elválasztó olvadáspontját, olyan láncreakció következik be, amely már nem szabályozható, a rettegett „Thermal Runaway“ (termikus áttörés).

A nagy hőenergia kezdetben az elektrolit folyadék elpárolgásához vezet, ami további hőt és gyúlékony gázokat hoz létre. Ha a nyomás egy bizonyos pont fölé emelkedik, az éghető gázok felszabadulnak, és gyúlékony elegyet képeznek a levegővel - az akkumulátor külső oldala lángolni kezd. Egyetlen cella termikus áttörése elegendő ahhoz, hogy az akkumulátorblokk szomszédos celláit olyan mértékben felmelegítse, hogy súlyos következményekkel járó láncreakció lépjen fel. Miután ez elindul, csak néhány percbe telik, amíg az akkumulátor felrobban. A lítium-ion akkumulátorok tüzét nehéz megfékezni, és a tűz gyorsan terjed. A tűzoltóságnak gyakran csak a szomszédos területek védelme a feladata.

A lítium elemek használata üzemszerű működés során biztonságosnak tekinthető. A VDE (Német Villammossági-, Elektrotechnikai és Informatikai Szövetség) szerint azonban ez csak addig érvényes, amíg mindenki megfelelően kezeli őket. Ha például a lítium-ion akkumulátorokat nem megfelelően kezelik vagy tárolják, jelentős biztonsági kockázatot jelenthetnek. A gyári műszaki hibákat sem lehet mindig erendően kizárni.

Elektromos túlterhelés

A lítium-akkumulátorok kezelésével kapcsolatos tipikus kockázat valójában meglehetősen gyakori: nevezetesen a töltés és a kisülés. Az elektromos túlterhelés itt több okból is előfordulhat, például rossz töltő használatával. De tűz is előfordulhat a mélykisülés következtében. Ha a lítium-ion akkumulátorokat hosszú ideig nem használja, azok teljesen lemerülhetnek. A helytelen tárolási feltételek - például a gyártó által ajánlott tárolási hőmérsékleten kívüli tárolás - elősegíthetik ezt a hatást. Ez az elektrolit folyadék lebomlásához és ennek következtében könnyen gyúlékony gázok képződéséhez vezet. Ha ezután megpróbálják feltölteni a mélyen kisült lítium-ion cellákat, akkor az elektrolit folyadék hiánya miatt a szolgáltatott energiát már nem lehet megfelelően átalakítani. Rövidzárlat vagy tűz keletkezhet.

Mechanikai sérülések

A lítium-ion akkumulátorok kezelésekor mindig fennáll a károsodás veszélye. A vállalati járművekkel való ütközések, a kemény talajra esés vagy a nem megfelelő tárolási körülmények között történő zúzódás csak néhány példa a mechanikai sérülésekre. Ha a cellák ennek következtében deformálódnak, az belső zárlathoz és az akkumulátor kigyulladásához vezethet. Továbbá a szennyeződések sem zárhatók ki teljesen a cellák előállítása során. Ritka esetekben előfordulhat, hogy a részecskék, amelyek helytelenül kerülnek a cellába a gyártás során, idővel belülről károsítják azt. Itt belső rövidzárlat is előfordulhat.

Termikus túlterhelés

A külső hő- vagy energiaforrások felmelegíthetik a lítium-akkumulátorokat, és tüzet okozhatnak a termikus túlterhelés miatt. Tipikus veszélyforrások például a nyílt tűz, a forró gépalkatrészek vagy a közvetlen napfénynek való kitettség.