Unterschiedliche Sicherheitsanforderungen

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat gemeinsam mit der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) und dem Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik (EMI) die Sicherheit von Natrium-Ionen-Batterien untersucht, die als nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien gelten. Fazit: Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass bewährte Sicherheitsmechanismen nicht automatisch für alle Batterietechnologien gleichsam wirken. Sie müssen an die chemische Zusammensetzung und das Zelldesign neuer Akkus gezielt angepasst werden, berichtet die BAM.

In den Untersuchungen wurde die mechanische Beschädigung eines Natrium-Ionen-Akkus durch einen sogenannten Nagelpenetrationstest simuliert. Dieser Test ist ein international anerkanntes Verfahren, um das Sicherheitsverhalten von Batterien zu bewerten. Ziel war es, herauszufinden, ob der Akku dabei – ähnlich wie bei Lithium-Ionen-Batterien – in eine gefährliche thermische Reaktion gerät, bei der sich die Zelle stark erhitzt und möglicherweise entzündet oder explodiert, und ob die eingebauten Sicherheitsmechanismen greifen.

Untersucht wurden im direkten Vergleich auch zwei andere Batterietypen mit unterschiedlichen Sicherheitsmechanismen und chemischen Eigenschaften: eine klassische Lithium-Ionen-Batterie mit Nickel-Mangan-Kobalt-Kathode, die weit verbreitet in Elektrofahrzeugen und tragbaren Geräten ist, sowie eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie. Dieser Akkutyp gilt als besonders sicher und wird häufig in stationären Speichern eingesetzt.

Deutliche Unterschiede im Verhalten

Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie erwies sich als besonders stabil. Die Lithium-Ionen-Batterie mit Nickel-Mangan-Kobalt-Kathode reagierte kontrolliert – ihre Sicherheitsmechanismen funktionierten wie vorgesehen. Überraschend war das Verhalten der Natrium-Ionen-Batterie: Hier kam es zu einem nahezu explosionsartigen Verlauf. Ursache dafür war jedoch nicht die Zellchemie selbst, sondern ein Versagen des Entlüftungssystem der Zelle, das eigentlich dafür sorgen soll, dass der Überdruck abgebaut wird. Aufgrund des schnellen Druckanstiegs wurde das Entlüftungssystem jedoch von weiteren Komponenten der Sicherheitseinrichtungen verstopft, was zu der abrupten und heftigen Reaktion führte.

"Unsere Untersuchungen zeigen, dass Sicherheitsmechanismen nicht einfach von einer Batterietechnologie auf eine andere übertragen werden können", erklärt Nils Böttcher, Leiter des Batterietestzentrums der BAM. "Gerade bei neuen Batterietypen wie Natrium-Ionen-Zellen müssen mechanische Komponenten wie Entlüftungssysteme gezielt angepasst und getestet werden. Unsere Ergebnisse stellen die grundsätzliche Sicherheit der Natrium-Ionen-Technologie nicht infrage, aber sie unterstreichen die Notwendigkeit, chemische Zusammensetzung und Sicherheitsdesign gemeinsam zu betrachten. Die BAM wirkt daher aktiv an der Entwicklung von Standards und Normen im Bereich der Sicherheit von Natrium-Ionen-Batterien mit."

Fachkonferenz Lithiumbatterien 2026

Das Thema Batteriesicherheit ist auch der Auftakt zur 19. Fachkonferenz Lithiumbatterien 2026, die vom 26. bis 29. Januar in Göttingen stattfindet. Die Fachkonferenz beleuchtet alle Aspekte der Batterielogistik – von der "Geburt" bis zum Ende. Intensive Praxisseminare begleiten die Konferenz, eine  Abendveranstaltung ermöglicht eine einfache Netzwerkbildung zwischen Teilnehmern und Referenten. (gg/tm)

© Copyright 2026 Gefahrgut-Online