Lithium-Ionen-Batterien Gefahrenpotential und Umgang

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1 Lithium-Ionen-Batterien Gefahrenpotential und Umgang Erlangen-Nürnberg, 14. März 2014 Dr. Jochen Mähliß batteryuniversity.eu GmbH Am Sportplatz Karlstein Germany Tel. +49 (0) Fax. +49 (0)

2 Das Unternehmen - gegründet Januar Firmengründer Sven Bauer - 11 Mitarbeiter unabhängiges Prüflabor für Zellen und Batterien aller Technologien vielfältiges Leistungsspektrum rund um Qualitäts-und Sicherheitsprüfungen (z.b. UN-Transporttest) Veranstalter von Schulungen und Seminaren

3 Inhaltsübersicht Inhaltsübersicht 3 1 Batterien-ABC 2 Li-Ionen-Zellen - Aufbau und Funktionsprinzip - verschiedene Kathodenmaterialien und ihr Gefährdungspotential - Zusammenfassung 3 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien 4 Lagerung 5 Richtiger Umgang mit Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien

4 1 BATTERIEN-ABCABC

5 Batterien-ABC 5 Akkumulator kann elektrische Energie durch Umwandlung in chemische Energie speichern und diese durch Rückumwandlung wieder abgeben elektrische Energie Laden Entladen chemische Energie Funktionsprinzip jeder wiederaufladbaren Zelle oder Batterie e - Entladen e - Batterie Kathode Anode bedeutet eine oder mehrere Zellen, die mit Hilfe permanenter Mittelelektrischverbundensind, einschließlichgehäuse, Anschlüsse und Kennzeichnungen eine einzelne Zelle besteht aus Anode, Kathode, Separator und Elektrolyt Separator nicht-wiederaufladbare Batterie(Primärbatterie) Alkali-Mangan, Zink-Kohle, Lithium-Metall wiederaufladbare Batterien(Sekundärbatterie, Akkumulator) Blei, Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhydrid, Lithium-Ionen

6 Batterien-ABC 6 Kurzschluss nahezu widerstandslose Verbindung der beiden Pole einer elektrischen Spannungsquelle (Anode und Kathode) hoher Kurzschlussstrom Erhitzung der Batterie Zersetzung und Verdampfung der Elektrolytflüssigkeit Zersetzung des Kathodenaktivmaterials ausgestoßenes Gas kann sich an den heißen Verbindern entzünden Feuermöglich!!!! VIDEO1 Gasbildung zusätzliche Wärmeentwicklung und Freisetzung von Sauerstoff

7 Batterien-ABC 7 Nennkapazität [Ah] gespeicherte Elektrizitätsmenge(Strommenge mal Zeit) einer vollständig geladenen Batterie, die beim Entladen unter definierten Bedingungen entnommen werden kann Bsp.: Eine Batterie mit 1500 mah könnte eine Stunde lang einen Strom der Stärke 1500 ma abgeben Nennspannung [V] charakteristische Betriebsspannung der Batterie Bsp.: NiCd-Zelle = 1,2 V; NiMH-Zelle = 1,2 V; Blei-Zelle = 2,0 V; Li-Ionen-Zelle = 3,6 V Nennenergie [Wh] die Energie in Wattstunden, die eine Batterie unter definierten Bedingungen abgeben kann Nennkapazität [Ah] multipliziert mit Nennspannung [V] ergibt Energiegehalt Bsp.: 1500 mah (1,5 Ah) x 3,6 V = 5,4 Wh

8 Parallelschaltung Zusammenschaltung gleichnamiger Pole mehrerer Zellen erhöht die Kapazität des Akkupacks(Spannung bleibt gleich) erhöht den maximalen Entladestrom + Batterien-ABC 8 - gleichnamige Pole sind miteinander verbunden Zelle A: Kapazität = 1,5 Ah Entladestrom = 1C (= 1,5 A) Zelle B: Kapazität = 1,5 Ah Entladestrom = 1C Akkupack Kapazität= 3,0 Ah Entladestrom = 1C (= 3,0 A) Verdoppelung der Kapazität (= Verdoppelung der Wassermenge) der zweifache Entladestrom (= Wassermenge) kann fließen

9 Serielle Schaltung (Reihenschaltung) Zusammenschaltung ungleichnamiger Pole mehrerer Zellen erhöht die Spannung (Kapazität bleibt gleich) Batterien-ABC ungleichnamige Pole werden miteinander verbunden Zelle A: Spannung = 3,6 V Zelle B: Spannung = 3,6 V Akkupack Spannung= 7,2 V Verdoppelung der Spannung (= Verdoppelung der Höhendifferenz)

10 Batterien-ABC 10 Zelle bedeutet eine einzelne, ummantelte elektrochemische Einheit(Anode und Kathode), die zwischen ihren Polen eine Spannungsdifferenz aufweist wichtigster Bestandteil einer Batterie Kapazität abhängig von der Zellgröße und eingesetzten Aktivmaterialien Spannung abhängig von eingesetzten Aktivmaterialien Zyklus vollständige Entladung einer vollgeladenen Zelle oder Batterie mit nachfolgender vollständiger Ladung Lebensdauer einer Zelle oder Batterie wird meistens in Anzahl der Zyklen angegeben Zylindrische Zelle die am weitesten verbreitete Ausführungsform einfach zu produzieren, mechanisch sehr stabil Bsp.: mm Durchmesser und 65,0 mm Höhe mm Durchmesser und 65,0 mm Höhe

11 11 Geschichtliches 1854 Wilhelm Josef Sinsteden: entwickelt die Bleibatterie 1899 Waldemar Jungner: entwickelt die Nickel-Cadmium-Batterie 1950er: erfolgreiche Markteinführung 1970er und 80er mobile elektronische Geräte höhere Energiedichte Entwicklung NiMH-Batterien (Cd-Elektrode ist durch eine wasserstoffspeichernde Metalllegierung ersetzt) 1990: Kommerzialisierung von NiMH-Batterien 1991: Lithium-Ionen-Batterien (Sony mit amorphem Kohlenstoff als Anode, LiCoO 2 als Kathode) 1994: Sanyo mit Graphit als Anode, LiCoO 2 als Kathode erhöht die Energiedichte der Batterie zusätzlich 1999: Kommerzialisierung von Lithium-Ionen-Polymer-Batterien

12 2 LITHIUM-IONEN- ZELLEN

13 Vorteile Lithium-Ionen-Zellen keinen Memory-Effekt (wie bei NiCd) keinen Lazy-Effekt (wie bei NiMH) hohe Spannung von bis 3,7 V pro Zelle leichteste feste Element 500 höchsteenergiedichten hoher Wirkungsgrad von bis zu 95 % (Verhältnis Entladestrommenge/ Ladestrommenge) großer Temperaturbereich (-20 C bis +70 C) lange Lebensdauer (> 300 Zyklen) Energiedichte [Wh/L] niedrige Selbstentladungsrate (< 1 % pro Monat) umweltfreundlich (enthalten keine giftige Substanzen wie Cd, Pb oder Hg) Geringere Größe Blei NiCd 50 NiMH Geringeres Gewicht 100 Lithium-Ionen-Zellen Li-Ionen Li-Polymer Energiedichte [Wh/kg] Panasonic NCR18650B 278 Wh/kg 675 Wh/L

14 Aufbau Lithium-Ionen-Zellen 14 Wickelzelle besteht aus einem Wickel und Elektrolyt in einem festen Gehäuse Pluspol-Deckel Sicherheitsventil PTC Dichtungsring Isolator Gehäuse Casing Abb.: Zylindrische Zelle Kathodenanschluss Separator Kathode Positive Electrode Anode Negative Electrode Anodenanschluss Negative Tab ist die am weitesten verbreitete Ausführungsform + einfach zu produzieren - schlechte Wärmeabfuhr +größte Energiedichte - geringe Skalierbarkeit + mechanisch sehr stabil + einfach zu kontaktieren

15 Funktionsprinzip Lithium-Ionen-Zellen 15 Li-Cobaltoxid Laden Li-Graphit Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li + Li+ Li + Li Li Li Li Li + Li + Li + Li Li + Li + Li + Li+ Li + Li Li Li+ Li + Li + Li + Li + Li Li Kathode Li + Entladen Anode Lithium-Ionen repräsentieren die aktive Spezies Wanderung von Anode zu Kathode und von Kathode zu Anode Aktivmaterial: Kathode = Li-CoO 2 ; Anode Li-C 6 Einlagerung von Li-Ionen (Li + ) in Kathode (Cobaltoxid) Einlagerung von Li-Atomen (Li) in Anode (Graphit)

16 Lithium-Ionen-Zellen 16 eine Vielzahl von Anoden- und Kathodenaktivmaterialien steht zur Verfügung: 1. der Unterschied zwischen ihren Potentialen sollte so groß wie möglich sein hohe Spannung 2. die Oberfläche der Elektroden sollte so groß wie möglich sein Hochstromfähigkeit 3. die Speicherfähigkeit für Li-Ionen/Li-Atome sollte so groß wie möglich sein hohe Kapazität Potential [V] vs. Li/Li LiMn 2 O 4 LiCoO 2 LiNi x Co y Al z O 2 LiFePO 4 LiNi x Mn y Co z O 2 Li 4 Ti 5 O die Volumenänderung bei unterschiedlichen Beladungszuständen sollte so klein wie möglich sein hohe Zyklenzahl, lange Lebenszeit 0 Graphit Li-Si Leistung 5. die Materialien sollten bei hohen Temperaturen so stabil wie möglich sein Sicherheit

17 Lithium-Ionen-Zellen 17 Nageltest Cobalt-Technologie VIDEO 2

18 Lithium-Ionen-Zellen 18 Nageltest Mangan-Technologie VIDEO 3

19 Lithium-Ionen-Zellen 19 Sicherheitsverhalten der verschiedenen Kathodenmaterialien Wärmeentwicklung [mw/mg] LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 LiCoO 2 LiMn 2 O 4 LiFePO 4 keine exotherme Reaktion im geladenen Zustand! 0,6 0,4 0,2 0-0, Temperatur [ C]

20 Vergleich der Brennwerte Def. Brennwert: Wärmemenge, die bei Verbrennung eines Stoffes freigesetzt wird Lithium-Ionen-Zellen 20 Brennwert [Wh/kg] Benzin Fette Ethanol Holz Lithium-Ionen-Zellen ca. 10-fache der elektrisch gespeicherten Energie (Elektrolyt Wh/kg, Graphit Wh/kg, Separator (PE) Wh/kg ) Gasvolumen ca Liter/kg Schokolade TNT (Trinitrotoluol) Sprengstoff Gasvolumen ca. 975 Liter/kg

21 Lithium-Ionen-Zellen 21 Zusammenfassung der Kathodenmaterialien: LCO LMO NMC NCA LFP Struktur Schicht Spinell Schicht/Spinell Schicht Olivin Sicherheit - + o Nennspannung [V] 3,7 3,6/3,7 3,6 3,2/3,3 Vol. Energiedichte [Wh/L] Grav. Energiedichte [Wh/kg] Entladeleistung [C] Lebensdauer [Zyklen] bis 60 % Restkapazität Anschaffungskosten [ /kwh] ca. 550 ca. 725 ca. 415 ca. 490 ca Relative Kosten [ /kwh/zyklus] 1,8-0,9 0,7-0,5 0,8-0,4 1,0-0,5 0,7-0,3 Anwendungsbereiche High Energy Home appliance High Power Power Tools Garden Tools Medical application Military High Energy+Power Power Tools Garden Tools Home appliance Medical application Electromobility Energy Storage High Energy+Power Power Tools Garden Tools Home appliance Electromobility Energy Storage High Power Power Tools Garden Tools Electromobility Military Emergency- Lighting Energy Storage

22 3 AUFBAU UND SICHERHEIT VON LITHIUM-IONEN-ZELLEN UND -BATTERIEN

23 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterie 23 Sicherheitskonzepte von der Zelle bis zum Endnutzer grundsätzliche Bauweise PTC, CID, Sicherheitsventil Kommunikation Stromaufbereitung und Schutz Ladekontrolle sorgfältiger Umgang Zelle Batteriepack Ladegerät Stromversorgung Endnutzer stabiles und feuerfestes Kunststoffgehäuse Schutzschaltung korrekte AC/DC-Umwandlung Stromaufbereitung und Schutz

24 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterie 24 Zelleninterne (intrinsische) Sicherungen PTC CID interner Druck Sicherheitsventil PTC positive temperature coefficient übermäßige Ausdehnung des Bauteils bei Erwärmung fließen zu hohe Ströme während des Lade-oder Entladevorgangs, reduziert das PTC durch Erwärmung den Stromfluss CID current interruptdevice bei Entstehung internen Druckes verformt sich Sicherheitsventil und Kathodenkontakt reißt ab Unterbrechung des Ladestroms Bsp.: Sauerstoffentstehung durch Zersetzung der CoO 2 -Kathode bei 5 V Überladung Sicherheitsventil steigt interner Druck plötzlich sprunghaft an, bricht Sollbruchstelle und Gas kann entweichen verhindert Explosion der Zelle

25 Sicherheitskonzepte beim Aufbau einer Lithium-Ionen-Batterie 25 Interne Reaktionen unter Überladebedingungen und Sicherheitsvorkehrungen Hitzeentwicklung Thermisches Durchgehen Überladeschutzbeschaltung Zelltemperatur C C C Überladen Oxidation des Elektrolyten an der Kathode Gasentwicklung (CO 2 ) Reaktion des Elektrolyten mit der Anode Thermische Zersetzung der Kathode (O 2 ) Oxidation des Elektrolyten, der Anode und des Separators Einschreiten des CID Greifen des PTC Schmelzen des Separators Öffnen des Sicherheitsventils Ladestopp Ladestopp niedrigerer Ladestrom Ladestopp Entlüften

26 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterie 26 Ladetechnik CCCV constant current constant voltage-methode mit konstantem Strom wird bis zur vorgeregelten Spannung geladen danach wird die Spannung konstant gehalten, wobei der Ladestrom langsam absinkt unterschreitet der Ladestrom ein festgelegtes Minimum (z.b. 0,1C) gilt die Ladung als beendet bzw. die Zelle als voll Laden eines tiefentladenen Batteriepacks oder Überladen ist nicht möglich 4,2 V/Zelle PreC CC CV 100 2,5 V/Zelle 0,1C 1,0C 5 min 3 h Kapazität [%] 0,1C/Zelle Abschalten des Ladestroms 0 Ladespannung und Ladestrom müssen auf den jeweiligen Batteriepack angepasst sein!!

27 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterie 27 BMS Batteriemanagementsystem Schutzfunktionen Überladen Tiefentladen Überstrom( keine zu starke Belastung Lebensdauer) Kurzschluss Temperatur Balancing ( max. Kapazitätsausnutzung) Informationen Gas Gauging (Ladezustandsanzeige) Fehlerspeicher Kommunikation Gas-Gauging Balancing Schutzfunktionen Kommunikation SM-Bus LIN-Bus CAN-Bus

28 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterie 28 Aufbau BMS Thermische Sicherung ( PTC) SC-Protector ( Schmelzsicherung) Entlade- FET 2 nd protection 1 st protection Lade- FET Batt+ IC Zelle oder Batterie Spannung Temperatur Temperaturfühler ( NTC) Schutzschaltung Ladezustand Kommunikation mit PC Strom Strommesswiderstand Batt-

29 Aufbau und Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen und -Batterie 29 Standardtests für Zellen und Batterien Zelle Batterie UN 38.3 IEC UL 1642 UN 38.3 IEC UL 2054 Altitude simulation X X X X Thermal test (temperature cycling) X X X X X X Vibration X X X X X X Shock X X X X X X External short circuit at 20 C/55 C -/X X/X X/X -/X X/X X/X Impact/Crush X/- or -/X -/X X/X X/X Overcharge X X X Forced discharge X X X Continuous low-rate charging X Free fall X X X Thermal abuse X X X High charging rate X X X Thermal stress test X X Limited power source test X 250 N steady force test on housing X Projectile test X X Video 4: Projectile test

30 4 LAGERUNG VON LITHIUMBATTERIEN

31 Lagerung von Lithiumbatterien 31 Lagerung Lithiumbatterien kühl und trocken lagern! Lagertemperatur: 0 bis +45 C möglichst kühl lagern! Raumtemperatur C ausreichend direkte Sonneneinstrahlung vermeiden! erhöhte Temperaturen (> 50 C) bewirken verstärktezersetzung des Elektrolyten ( BildungSEI-Deckschicht an den Anode) und Alterung ( Auflösung der Aktivmaterialien) Luftfeuchtigkeit: 0 bis 80 % Lager muss gut durchlüftet sein durch zu hohe Luftfeuchtigkeit kann es zu Korrosion und Kurzschluss kommen ( Brandgefahr) Lithiumbatterien nicht zu lange lagern! durch lange Lagerung wird die Kapazität der Lithiumbatterien reduziert und die Lebensdauer verkürzt irreversible Innenwiderstandserhöhung durch Bildung der SEI-Deckschicht und irreversibler Kapazitätsverlust durch Auflösung der Aktivmaterialien Selbstentladung ( Leckströme) kann zu Tiefentladung führen

32 Lagerung von Lithiumbatterien 32 nach dem first in first out (fifo)-prinzip vorgehen!! Gebrauchte Batterien nicht länger als 3 Monate lagern, bevor sie entsorgt werden! Beschädigte Batterien umgehend fachgerecht entsorgen! Lithiumbatterien in sicherem Abstand zu entzündlichen Materialien lagern! keine Mischlagerung Freistreifen von 2,5 m zu anderen Gütern einhalten oder in brandschutztechnische abgetrennten Bereichen (Container, Sicherheitsschrank, Gefahrstoffraum) lagern Ladekapazität der Akkumulatoren sollte nicht mehr als 50 % ihrer Nennkapazität betragen! hohe Zellspannungen beschleunigen die Zersetzungsprozesse bei längerer Lagerung von Zeit zu Zeit Aufladezustand kontrollieren und ggf. wiederaufladen Bsp.: Entwicklung der wiederherstellbaren Kapazität bei Lagerung mit 30 % Ladungszustand Entwicklung der wiederherstellbaren Kapazität bei Lagerung mit 100 % Ladungszustand

33 Lagerung von Lithiumbatterien 33 Entwicklung der wiederherstellbaren Kapazität bei Lagerung mit 30 % Ladung höhere Temperaturen beschleunigen Zersetzung des Elektrolyten, Auflösung des Aktivmaterials beschleunigte Bildung des SEI-Films

34 Lagerung von Lithiumbatterien 34 Entwicklung der wiederherstellbaren Kapazität bei Lagerung mit 100 % Ladung höhere Ladungszustände ( höhere Spannungen) beschleunigen Zersetzung des Elektrolyten beschleunigte Bildung des SEI-Films

35 Lagerung von Lithiumbatterien 35 Den Inhalt des Lagerbereichs deutlich kennzeichnen! Im Lagerbereich nicht rauchen! Lagerbereich lüften und vor Feuer schützen. Es muss ein Sicherheitssystem installiert sein, das einen Brand entdeckt und automatisch Alarm auslöst! Einen Metallbrandlöscher der Klasse D in greifbarer Nähe zum Lagerbereich bereitstellen! Erste Hilfe-Kasten in unmittelbarer Reichweite aus- und Notfallrufnummer gut sichtbar hinterlegen! WICHTIG!! Versäumen Sie nicht, Ihre Versicherung über die Lagerung von Gefahrgut zu informieren!! Informieren Sie Ihre zuständige Feuerwehr!!

36 Lagerung von Lithiumbatterien 36 Leitfaden des Gesamtverbandes der Deutschen Versicherungswirtschaft (GDV) Unterteilung in drei Kategorien: - Lithium-Batterien geringer Leistung (Batterien < 1 kg) Bsp.: Kleinbatterien für Laptop, Multimedia, Kleinwerkzeuge keine speziellen Sicherheitsvorschriften (Vorgaben des Herstellers einhalten!) bei größeren zusammenhängenden Lagermengen (V > 7 m 3 oder mehr als 6 Europaletten) gelten die Hinweise für Lithium-Batterien mittlerer Leistung - Lithium-Batterien mittlerer Leistung (> 1 kg aber unter 60 V Batteriespannung) Bsp.: Batterien für Fahrräder, größere Gartengeräte Lagerung in feuerbeständigen bzw. räumlich abgetrennten Räumen (Container, Sicherheitsschränke, Gefahrstoffraum) Mischlagerung ist nicht zulässig Lagerbereich ist durch geeignete Brandmeldeanlage mit Aufschaltung auf eine ständig besetzte Stelle zu überwachen bei größeren Lagermengen (belegte Fläche > 60 m 2 und/oder Lagerhöhen > 3 m) gelten die Hinweise für Lithiumbatterien hoher Leistung

37 Lagerung von Lithiumbatterien 37 - Lithium-Batterien hoher Leistung (ab 60 V Batteriespannung) Bsp.: Batterien für Elektrofahrzeuge, netzunabhängige Großgeräte es liegen noch keine Kenntnisse adäquater Schutzmaßnahmen vor Schutzmaßnahmen sind daher in Absprache mit dem Sachversicherer zu regeln denkbare Maßnahmen: Separierung und Mengenbegrenzung Lagerung in feuerbeständig abgetrennten Bereichen oder mit Einhaltung eines Sicherheitsabstandes (räumliche Trennung von 5 m) Sauerstoffreduzierungsanlage Inertgas-Löschanlage Sprinkler-oder Sprühflutanlage (sofern typbezogen nach Sicherheitsdatenblatt zulässig)

38 5 RICHTIGER UMGANG MIT LITHIUMBATTERIEN

39 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 39 Gefahren beim Umgang mit Lithiumbatterien bei ordnungsgemäßem Umgang und sachgerechter Handhabung können Lithiumbatterien als vergleichsweise sicher angesehen werden!! aufgrund technischer Defekte oder unsachgemäßer Handhabung kann es jedoch zu einer unkontrollierten Abgabe der chemisch gespeicherten Energie kommen Brandgefahr!! Grundsätzlich gilt: a) nicht zerlegen, öffnen, zerkleinern Batterien sollten nur von ausgebildetem Personal zerlegt werden Batteriegehäuse sollten nur mit Hilfe eines Werkzeugs geöffnet werden können b) nicht kurzschließen Batterien dürfen nicht in Schachtel/Schubfach gelagert werden, in welcher sie sich gegenseitig kurzschließen können oder durch andere leitende Werkzeuge kurzgeschlossen werden können erst unmittelbar vor Verwendung aus der Originalverpackung entnehmen c) keinen hohen Temperaturen aussetzen oder ins offene Feuer werfen ( Explosionsgefahr!) direktes Sonnenlicht vermeiden

40 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 40 d) keinen mechanischen Stößen aussetzen e) keine beschädigten oder ausgelaufenen Batterien verwenden bei Berührung mit Elektrolytflüssigkeit Haut mit reichlich Wasser waschen und ggf. Arzt aufsuchen f) keine anderen Ladegeräte verwenden ( Überladen) Ladegerät sollte klar zugeordnet sein vollständige Anleitung für das Laden sollte zur Verfügung gestellt werden g) Polaritätskennzeichen Plus (+) und Minus (-) immer beachten der richtige Gebrauch muss sichergestellt sein h) Zellen und Batterien dürfen nur in solchen Anwendungen eingesetzt werden, für die sie bestimmt sind ( Überhitzung) i) nur in dem vorgegebenem Temperaturbereich betreiben Bsp: 0 < LAD < 45 C, -20 C < ELA < 60 C j) keine Zellen unterschiedlicher Herstellung, Kapazität, Baugröße und Bauart innerhalb eines Gerätes gemischt einsetzen k) Zellen und Batterien sauber und trocken halten keinem Regen aussetzen oder in Flüssigkeiten tauchen Anschlüsse ggf. mit einem trockenen, sauberen Tuch reinigen l) Zellen und Batterien von Kindern fernhalten falls eine Zelle oder Batterie verschluckt wurde, sofort ärztliche Hilfe in Anspruch nehmen

41 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 41 m) ursprünglichen Druckschriften und Informationen über die Produkte sind für Informations- und Nachschlagezwecke aufzubewahren n) ordnungsgemäß entsorgen Batterien nicht weiter verwenden, wenn: - Ladevorgang nicht innerhalb der spezifizierten Zeit beendet wurde - ungewöhnliche Wärme detektiert wird Geruch Verfärbung Deformation während Gebrauch, Ladevorgang oder Lagerung

42 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 42 Richtiger Umgang: alle Mitarbeiter sind zu unterweisen!! ( 12 Arbeitsschutzgesetz) Betreiber bzw. Unternehmer muss in einer Gefährdungsbeurteilung die Gefahren, die von den technischen Einrichtungen und Geräten ausgehen können, einschätzen bzw. beurteilen ( 5 Arbeitsschutzgesetz) keine nicht-benötigten Lithiumbatterien herumliegen lassen die Anzahl der zulässigen Akkupacks pro Arbeitsplatz festlegen ( Tagesbedarf ) Entwicklung von Prototypen-Batterien erfolgt ausschließlich in dafür ausgewiesenen Bereichen ( entsprechende Beschilderung), Handhabung nur durch speziell eingewiesenes Fachpersonal Ringe an den Händen sind abzunehmen oder abzukleben, um die Auslösung eines Kurzschlusses zu verhindern ( schwerste Verbrennungen) Bereithalten persönlicher Schutzausrüstung ( Schutzbrille, Schutzhandschuhe) Bereithalten allgemeiner Schutzausrüstung ( Metallbrandfeuerlöscher) Bereithalten entsprechender Notfallbehälter ( sandbefülltermetalleimer), die an einem ausreichend belüfteten Ort stehen sollten

43 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 43 Maßnahmen zur Brandbekämpfung Lithiumbatterien: Feuerlöscher der Brandklasse D (Trockenpulver) verwenden Sand Lithiumbatterien, die sich in Ausrüstung befinden (aus ZVEI Merkblatt Nr. 2, Ausgabe Dez. 2011): Aufgrund der Bauweise und der Batterieeigenschaften sind keine zusätzlichen oder besonderen Löschmittel vorzuhalten, da die Batterien entsprechend geschützt sind. Umgebungsbrände der Batterien sind mit herkömmlichen Löschmitteln zu bekämpfen. Der Brand einer Batterie kann nicht vom Umgebungsbrand getrennt betrachtet werden. Durch die kühlende Wirkung von Wasser wird das Übergreifen eines Brandes auf Batteriezellen, die noch nicht die für eine Entzündung kritische Temperatur erreicht haben, wirkungsvoll gehemmt. Für den Einsatz von Wasser spricht zudem dessen weitgehende Verfügbarkeit. Achtung!: bevor Sie beginnen das Feuer zu löschen, stellen Sie sich auf die Seite des Feuers, aus der der Wind kommt. so atmen Sie keine giftigen Dämpfe ein so schlagen Ihnen keine Flammen ins Gesicht

44 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 44 beschädigte Batterien nicht mit bloßen Händen berühren! Lithium kann schwere Verätzungen der Haut verursachen LiOH Batterien mit Hilfe einer Schaufel oder Zange handhaben ausgelaufene Elektrolytflüssigkeit mit CaCO 3 -Lösung versetzen und mit einem saugfähigen Stück Stoff aufwischen Elektrolytflüssigkeit ist gesundheitsschädlich und ätzend Bsp.: LiPF 6 bei hohen Temperaturen Bildung giftiger Zersetzungsprodukte möglich!! Bsp.: Bildung von Flusssäure (HF) löst Calcium aus Knochen Osteoporose Schutzhandschuhe tragen!! Nitril-Kautschuk Butyl-Kautschuk brennt eine Lithiumbatterie, so können -wie bei jedem Brand- Reizungen infolge von entstehendem Rauch oder Dämpfen an Augen, Haut und Atemwegen auftreten Tragen einer Gasmaske gegen organische Gase!! Schutzbrille tragen!!

45 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 45 Erste-Hilfe-Maßnahme Sollten aus einer Lithiumbatterie Chemikalien austreten, ist Folgendes zu beachten: Einatmen: austretende Gase können zu Atemwegsbeschwerden führen. sofort lüften oder an die frische Luft gehen, in schlimmeren Fällen sofort einen Arzt rufen Hautkontakt: es können Hautirritationen auftreten. Haut mit Seife und Wasser gründlich waschen kontaminierte Kleidung ausziehen Augenkontakt: es kann zu Reizungen an den Augen kommen. sofort die Augen gründlich mit Wasser auswaschen, ca. 15 Minuten immer wiederholen, dann einen Arzt aufsuchen

46 Richtiger Umgang mit Lithiumbatterien 46 Toxizität Im normalen Umgang treten keine gefährlichen Stoffe aus der Lithiumbatterie aus und es kann somit zu keiner Berührung mit toxischen Stoffen kommen. keine Schutzausrüstung erforderlich Umwelt Bei normalem Umgang tritt keine Umweltschädigung durch die Lithiumbatterie auf. Sie muss jedoch nach dem Gebrauch gesondert entsorgt werden, da sie gefährliche Chemikalien enthält. Entsorgung Der Akkumulator ist Sondermüll! Die Entsorgung der Lithiumbatterie darf nur über eine dafür vorgesehenen Stelle, wie z.b. bei der Stiftung GRS (Gemeinsames Rücknahme-System), erfolgen. Die Lithiumbatterie darf auf keinen Fall über den Restmüll entsorgt werden.

47 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! batteryuniversity.eu GmbH Am Sportplatz Karlstein am Main Germany Tel. +49 (0) Fax. +49 (0) Geschäftsführer: Sven Bauer