Lithiumbatterien

02.04.2020 Fachbeitrag

Bewertung: Entscheidungshilfe gefragt | Rating: Decision support needed

Bevor eine verdächtige Batterie verschickt werden kann, muss der Grad der Beschädigung bestimmt werden. Doch wie geht das? | Before a suspicious battery can be shipped, the degree of damage must be determined. But how does that work?
Messkurve Lithiumbatterien 1200

Sensible Messinstrumente fürs Batterien sind teuer. | Sensitive measuring instruments for a battery are expensive.

©Foto: fokus GEFAHR/GUT/Frank Rex

Einfach ist es nicht: zu entscheiden, ob ein Akku aus Lithiumbatterien nun einfach verbraucht ist oder beschädigt oder gar kritisch defekt. Was also tun? Auf jeden Fall nicht einfach drei oder fünf Tage warten und danach entscheiden: „Hier passiert nichts mehr, der Akku kann ohne Weiteres mit normaler Verpackung befördert werden.“

So funktioniert es nicht. Denn während der Beförderung kann durch Rütteln und Stöße genau das passieren, worauf eine „normale“ Verpackung nicht eingestellt ist: ein Kurzschluss, ein Überspringen auf die nächste Zelle und dann wieder auf die nächste Zelle und so weiter und am Ende ein so genannter Thermal Runaway mit herumfliegenden Teilen, die kurz bis zu 1000 Grad heiß werden können, Rauchgas, das ganze Programm. Dies kann auch noch nach 14 Tagen geschehen.

Tatsächlich kann nur der Batteriehersteller oder ein Sachverständiger, der das Innenleben der Batterien kennt, die richtige Entscheidung treffen. Nur sind diese nicht immer vor Ort beim Spediteur oder Händler. Insofern gilt es, nachdem der Sachverständige oder Laborleiter beim Hersteller ermittelt ist, den Zustand vorab zu bewerten. Doch wie soll man das tun, wenn keine geeigneten (teuren) Messinstrumente zur Hand sind?

Die Gesetzgeber sind hier noch nicht viel weiter gekommen. Für die kommenden Änderungen in den internationalen Gefahrgutvorschriften ADR ist lediglich eine Ergänzung der Bemerkung in der Sondervorschrift SV 376 zur Beurteilung der Beschädigung von Lithiumbatterien vorgesehen, zum Beispiel, dass die Beurteilung aufgrund von Sicherheitskriterien des Herstellers beziehungsweise durch einen technischen Sachverständigen mit Kenntnissen der Sicherheitsmerkmale erfolgt. Und dass die Einschätzung/Evaluierung unter anderem folgende Kriterien umfassen könnte (s. unten) – unter Berücksichtigung bestimmter, nicht abschließender Kriterien wie zum Beispiel Beschädigungen interner Sicherheitskomponenten (wie das Batteriemanagementsystem BMS). Allerdings werden heute schon bestimmte Kriterien zur Abschätzung angewendet.

Wer schon länger mit dem Versand von Gefahrgütern zu tun hat, kennt ein in dieser Branche weitverbreitetes Mittel, die Checklisten. Ein Fragebogen könnte auch hier helfen, um Klarheit über den Zustand einer Batterie zu erhalten. Die Fragen müssten unter anderem lauten:

Ist das Gehäuse beschädigt oder in erheblichem Maße verformt? Läuft die Batterie aus, sind Flecken erkennbar? Tritt Gas aus? Ist ein sonderbarer Geruch vernehmbar (organischer Elektrolyt, Kunststoffverschmorung)? Weist die Batterie eine Temperaturveränderung auf, also eine messbare Temperaturerhöhung in abgeschaltetem Zustand (wärmer als handwarm) oder sind Anlauffarben an Metallen zu erkennen? Sind geschmolzene oder verformte Kunststoffteile zu erkennen? Werden bei Messungen Überstrom, Überladung, Tiefentladung oder übermäßige Temperatur festgestellt? Hat ein Sicherungselement ausgelöst (Schmelzsicherung durchgebrannt, Spannung messbar)? Gibt es lose Teile im Gehäuse (schütteln und hören) oder am Gehäuse (lose Lade-/Entladebuchse)? Sind externe Kabel oder Litzen gequetscht oder angeschnitten? Kann die Fehlfunktion vor der Beförderung zum Ort der Analyse nicht diagnostiziert werden?

Zusammen mit Fotos sollten die beantworteten Fragen an den Sachverständigen geschickt werden. Der kann dann voraussichtlich eine ausreichende Einschätzung abgeben. Das Muster zu einem solchen Fragebogen steht auf www.fokus-gefahrgut.de/lithiumbatterien unter den Arbeitshilfen zum Download bereit – für Abonnenten. Nichtabonnenten können sich an die Redaktion wenden.

Daniela Schulte-Brader

Checkliste Bewertung Lithiumbatterien 1200

It is not easy: to decide whether a battery made of lithium batteries is simply worn out or damaged or even critically defective. So what to do? In any case, don‘t just wait three or five days and then decide: „Nothing happens here anymore, the battery can be easily transported with normal packaging.“

It doesn‘t work that way. Because during transportation, shaking and bumping can happen exactly what such a “normal” packaging is not set up for: a short circuit, a jump to the next cell, and then back to the next cell and so on and in the end a so-called Thermal runaway with flying parts that can quickly reach temperatures of up to 1000 degrees, flue gas, the whole program. This can still happen after 14 days.

In fact, only the battery manufacturer or an expert who knows the inside of the batteries can make the right decision. However, they are not always on site at the forwarder or dealer. In this respect, after the expert or laboratory manager has been determined by the manufacturer, the condition must be assessed in advance. But how should you do that when there are no suitable (expensive) measuring instruments at hand?

The legislators have not got much further here. For the upcoming changes in the international dangerous goods regulations ADR, only an addition to the remark in special regulation SV 376 for assessing the damage to lithium batteries is provided, for example that the assessment is based on safety criteria of the manufacturer or by a technical expert with knowledge of the safety features. And that the assessment/evaluation could include the following criteria (see below), taking into account certain, non-exhaustive criteria such as damage to internal safety components (such as the BMS battery management system). However, certain criteria are already used today for the assessment.

Anyone who has been dealing with the shipping of dangerous goods for a long time knows a means that is widespread in this industry, the checklists. A questionnaire could also help here to get clarity on the condition of a battery. The questions should include the following:

Is the housing damaged or significantly deformed? Does the battery leak, are there any spots? Does gas leak? Can a strange smell be heard (organic electrolyte, plastic brazing)? If the battery shows a change in temperature, i.e. a measurable temperature increase when switched off (warmer than lukewarm) or are tarnishing colors visible on metals? Can you see melted or deformed plastic parts? Are overcurrent, overcharge, deep discharge or excessive temperature detected during measurements? Has a fuse triggered (fuse blown, voltage measurable)? Are there any loose parts in the housing (shake and listen) or on the housing (loose charge / discharge socket)? Are external cables or strands crimped or cut? Can‘t diagnose the malfunction before being transported to the site of analysis?

The answered questions should be sent to the expert together with photos. He can then probably make a sufficient assessment. The sample for such a questionnaire is available for download at www.fokus-gefahrgut.de/lithiumbatterien under the working aids – for subscribers. Non-subscribers can contact the editors.

Daniela Schulte-Brader

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