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Sicherer Umgang mit Lithiumbatterien

Viele Unfälle und viele Fragen
Sicherer Umgang mit Lithiumbatterien

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Foto: © Olivier Le Moal – stock.adobe.com
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Die Energiedichte ist hoch und sie kom­men mit­tler­weile in immer mehr Pro­duk­ten zur Anwen­dung: Lithi­um-Ionen-Akku­mu­la­toren. Das Ende ihrer tech­nis­chen Entwick­lung ist noch lange nicht erre­icht, denn die dezen­trale Spe­icherung von Energie wird immer wichtiger. Doch der Trans­port und die Lagerung bergen Gefahren, wie Unfälle immer wieder zeigen.

Während vor 10 Jahren der Fokus bei der Entwick­lung von kleineren Lithi­u­mio­nen- oder Lithi­um­met­all­bat­te­rien, zum Beispiel für den Ein­satz in Werkzeu­gen wie Akkuschrauber oder Bohrmaschi­nen lag, ist die tech­nis­che Entwick­lung heute soweit fort­geschrit­ten, dass – vor allem getrieben durch die Elek­tro­mo­bil­ität – Bat­te­rien mit immer höher­er Energiedichte entwick­elt wer­den. Wegen der Wieder­au­flad­barkeit und der ver­gle­ich­sweise kurzen Ladezeit­en bei gle­ichzeit­ig großer Energiedichte wurde und wird die Lithi­um­bat­terie für immer bre­it­ere Anwen­dungszwecke entwick­elt und ver­wen­det.

In diesem Artikel sollen die reg­u­la­torischen Anforderun­gen, die den Leben­szyk­lus ein­er Lithi­um­met­all- oder Lithi­u­mio­nen­bat­terie (im Fol­gen­den „Lithi­um­bat­terie“) begleit­en, betra­chtet wer­den.

Ange­fan­gen mit der Klas­si­fizierung, bei der bes­timmte Typen anhand von in den Gefahrgut­trans­portvorschriften fest­gelegten Kri­te­rien definiert und dadurch unter­schei­d­bar wer­den, wird für den Trans­port eine für den jew­eili­gen Typ angemessen sichere Ver­pack­ung fest­gelegt. Im Zusam­men­spiel mit der notwendi­gen Kennze­ich­nung und den beglei­t­en­den Doku­menten sollen dadurch alle am Trans­port­prozess Beteiligten durch diese Gefahrenkom­mu­nika­tion aus­re­ichend geschützt wer­den.

Die zahlre­ichen von diesen Bat­te­rien aus­ge­hen­den physikalisch-chemis­chen Gefahren sowie zahlre­iche, teil­weise schwere Unfälle mit diesen Pro­duk­ten haben zu ein­er dynamis­chen Regel­w­erk­sen­twick­lung geführt. Die Vorschrifte­nen­twick­lung kon­nte mit der tech­nis­chen Entwick­lung oft kaum mithal­ten. Wie so oft waren und sind die neuen Vorschriften Antworten auf die hohe Zahl an Unfällen und Zwis­chen­fällen, bei denen die typ­is­chen Gefahren, die von den Bat­te­rien aus­ge­hen, ursäch­lich waren.

Beispiele:

  • Der Brand eines DHL-Flugzeuges beladen mit Lithi­um­bat­te­rien führte zum Tode der Besatzung und zum Totalver­lust des Flugzeuges.
  • Ein Hov­er­board im Schlafz­im­mer eines Kindes führte zum Brand.
  • Durch gepark­te und in Brand ger­atene e‑Bikes wurde in Han­nover ein ganzes Parkhaus in Brand geset­zt. Die Liste ließe sich beliebig fort­set­zen.

Um diesen neuen Erken­nt­nis­sen Rech­nung zu tra­gen, treten jährlich neue Vorschriften für den Luft­trans­port von Lithi­u­mio­nen­bat­te­rien in Kraft. Im Zwei­jahres­rhyth­mus wer­den die anderen Verkehrsträger­vorschriften an den tech­nis­chen Fortschritt angepasst.

Gefahrgut beheizbare Skisocke

Auf ein­mal wer­den Branchen von Vorschriften erfasst, mit denen sie noch nie etwas zu tun hat­ten. So unter­liegen der Lap­top, die Power­bank oder auch die beheizbare Skisocke den Gefahrgut- und weit­eren Sicher­heitsvorschriften. Händler von Elek­trow­erkzeu­gen bekom­men spätestens bei der Rück­nahme defek­ter Bat­te­rien oder Geräte Kon­takt mit den Gefahrgut- und Entsorgungsvorschriften. Dies bet­rifft auch den Einzel­han­del, da dieser gebrauchte Bat­te­rien zurück­nehmen muss.

Arbeitss­chutzan­forderun­gen und Bedin­gun­gen für die sichere Lagerung und spezielle Anforderun­gen bei der Samm­lung und Entsorgung gebrauchter oder gar beschädigter Bat­te­rien ergänzen die zahlre­ichen Vorschriften im Umfeld der Lithi­um­bat­te­rien — deswe­gen ist es mehr als angemessen und anger­at­en, sich im Vor­feld umfassend mit diesen The­men zu beschäfti­gen. Im Fol­gen­den soll auf wesentliche Aspek­te dieser The­men­felder einge­gan­gen wer­den.

Klassifizierung

Für die Klas­si­fizierung nach Gefahrgut­trans­port ste­hen ins­ge­samt vier UN-Num­mern (UN 3480 und 3481, 3490 und 3491) sowie sechs ver­schiedene Beze­ich­nun­gen zur Ver­fü­gung, je nach­dem ob es sich um Lithi­um­met­all- oder Lithi­u­mio­nen­bat­te­rien als solche, im einge­baut­en Zus­tand oder einem Gerät beigelegte Bat­terie han­delt. Je nach Kapaz­ität in Wattstun­den oder Lithi­um­met­all­ge­halt gibt es dann in den jew­eili­gen Verkehrsträger­vorschriften Möglichkeit­en der Freis­tel­lung oder der Erle­ichterung bis hin zur voll­ständi­gen Ein­stu­fung als Gefahrgut der Klasse 9.

Der UN-Test 38.3

Damit eine Lithiumbatterie/zelle über­haupt von A nach B trans­portiert wer­den darf, muss sie erfol­gre­ich den UN-Test 38.3 absolviert haben. Ein Nach­weis darüber wird von den meis­ten Logis­tik­di­en­stleis­tern mit­tler­weile ver­langt. Dadurch soll ein Min­dest­sicher­heits­stan­dard gewährleis­tet wer­den. Lei­der zeigt sich in der Real­ität, dass dieser Test für viele Bat­te­rien nicht durchge­führt wird und diese somit nicht trans­portiert wer­den dür­fen.

In den Unter­suchungsrei­hen des UN-Testes 38.3 wer­den acht ver­schiedene Tests durchge­führt, mit denen Zustände, die während der reg­ulären Beförderung als Belas­tun­gen auftreten beziehungsweise ver­mieden wer­den müssen, um Schä­den zu ver­hin­dern, simuliert. Dazu gehören die Über­prü­fung des Kurz­schlusss­chutzes eben­so wie Druck­un­ter­schiede, Tem­per­atu­run­ter­schei­de und auch mech­a­nis­che Belas­tun­gen. Wer­den all diese Tests erfol­gre­ich bestanden, bekommt der Her­steller für genau diesen Typ (Batterie/Zelle/Assemblierung) das Zer­ti­fikat. Vie­len ist nicht bewusst, dass bei Neukon­fig­u­ra­tion – und sein es nur bei Änderun­gen der Steuerelek­tron­ik – der Test wieder­holt wer­den muss.

Prinzip­iell gilt also: Nur mit dem Nach­weis über den erfol­gre­ich absolvierten UN-Test 38.3 dür­fen Lithi­um­bat­te­rien trans­portiert wer­den. Aus­nah­men davon gibt es nur für Pro­to­typen und Vor­pro­duk­tion­sse­rien oder mit beson­der­er behördlich­er Genehmi­gung.

Transport zu Lande, zu Wasser und in der Luft

Dem Sachver­halt Rech­nung getra­gen, dass Trans­port­güter auf unter­schiedlichen Verkehrsträgern sehr unter­schiedlichen Belas­tun­gen aus­ge­set­zt sind, vor allem aber, dass sich Ein- und Zugriff­s­möglichkeit­en im Zwis­chen­falle auf einem LKW, Seeschiff oder Flugzeug deut­lich unter­schei­den, sind auch die Unter­schiede der Verkehrsträger­vorschriften teil­weise erhe­blich. Die Vorschriften für den Land- und Seev­erkehr sind weitest­ge­hend har­mon­isiert. Für den Luftverkehr gel­ten höhere Anforderun­gen.

Neben der Klas­si­fizierung kommt den The­men Ver­pack­ung, Kennze­ich­nung, Doku­men­ta­tion und Schu­lung der beteiligten Mitar­beit­er eine entschei­dende Bedeu­tung für den sicheren Gefahrgut­trans­port zu. Betrof­fe­nen Unternehmen ist es wegen der Kom­plex­ität der Vorschriften drin­gend zu empfehlen, sich den mit­tler­weile zahlre­ich ver­füg­baren Schu­lungsange­boten zu wid­men und die Mitar­beit­er entsprechend ihrer Tätigkeit und Ver­ant­wor­tung zu qual­i­fizieren! Es würde den Rah­men dieses Artikels spren­gen, auch nur einen groben Überblick über die Detail­vorschriften geben zu wollen.

Im Pro­duk­tleben­szyk­lus spielt jedoch der Gefahrgut­trans­port nur eine tem­poräre Rolle. Fol­gende Fra­gen soll­ten und müssen sich Unternehmen stellen:

  • Welche Gefährdun­gen gehen von den Bat­te­rien aus?
  • Kann ich die Bat­te­rien sich­er lagern?
  • Habe ich die richtige Per­sön­liche Schutzaus­rü­tun­gen (PSA) und geeignete Löscheinrichtungen/Löschmittel zur Ver­fü­gung?
  • Wie entsorge ich gebrauchte/defekte Rück­läufer?
  • Und: Wo bekomme ich all diese Infor­ma­tio­nen eigentlich her?

Obwohl Lithi­um­bat­te­rien keine Gefahrstoffe sind und daher nicht der Gefahrstof­fverord­nung und den dort for­mulierten Pflicht­en wie der Erstel­lung ein­er Gefährdungs­beurteilung oder der Pflicht zur Erstel­lung eines Sicher­heits­daten­blattes unter­liegen, erstellen unter­dessen beina­he alle ser­iösen Bat­teriehersteller ein zumin­d­est an das Sicher­heits­daten­blatt angelehntes Doku­ment, in dem sämtliche zum sicheren Umgang rel­e­van­ten Infor­ma­tio­nen enthal­ten sind. Dort find­en sich nicht nur tech­nis­che Hin­weise wie zum Beispiel die Kapaz­ität und Hin­weise auf die ver­wen­de­ten Elek­trolyte. Treten diese Elek­tro­chemikalien beispiel­sweise wegen mech­a­nis­ch­er Beschädi­gung aus, müssen Sofort­maß­nah­men ergrif­f­en und die Schutzaus­rüs­tung auf die Gefährlichkeitsmerk­male dieser Chemikalien abgestellt wer­den. Die Eigen­schaften der Elek­trolyte reichen von entzündlich über reizend/ätzend bis hin zu tox­isch. Die Her­steller­hin­weise auf geeignete PSA sowie geeignete/ungeeignete Löschmit­tel soll­ten daher berück­sichtigt wer­den, um ein adäquates Schutzniveau auch für den Fall des Aus­tritts sicherzustellen. In Bezug auf die Löschmit­tel hat sich unter­dessen die Erken­nt­nis durchge­set­zt, dass Wass­er als Löschmit­tel immer geeignet ist und daher bei der Lagerung Sprin­kler­an­la­gen emp­fohlen wer­den.

Faz­it: Für die Beurteilung all dieser Gefahren eignet sich das aus Arbeitss­chutzge­setz, Gefahrstoff- und Betrieb­ssicher­heitsverord­nung bekan­nte und bewährte Instru­ment der Gefährdungs­beurteilung.

Lagerung

Obwohl noch keine all­ge­meinen Vorschriften für die Lagerung von Lithi­um­bat­te­rien existieren, emp­fiehlt es sich, den vom VdS (Ver­band der Schaden­ver­sicher­er) im Jahr 2016 veröf­fentlicht­en Leit­faden „Lithi­um-Bat­te­rien“ (VdS 3103: 2016–05(02)) zu berück­sichti­gen. Vom VdS wird eine Klas­si­fizierung der Bat­te­rien nach drei Kat­e­gorien vorgenom­men, die den Kri­te­rien des Trans­portrechts entsprechen. Die Schutz­maß­nah­men werde auf die Leis­tung und auf die Bat­teriegewichte abgestellt. Unter­schieden wer­den Lithi­um­bat­te­rien geringer, mit­tlerer und hoher Leis­tung. Für alle Typen gilt, dass die in den Sicher­heits- oder tech­nis­chen Infor­ma­tio­nen der Her­steller getrof­fe­nen Vor­gaben einzuhal­ten sind. Der Leit­faden ste­ht kosten­los zur Ver­fü­gung:

https://shop.vds.de/de/download/ 0b024037120d7e2545b91 956911b4d67/

Darin wer­den all­ge­meine Sicher­heit­sregeln for­muliert, die grund­sät­zlich zu beacht­en sind. Hierzu gehören unter anderem, dass Her­steller­vor­gaben einzuhal­ten sind sowie dass Maß­nah­men zum Kurz­schlusss­chutz getrof­fen wer­den. Die Lagertem­per­atur sollte im vom Her­steller angegeben Bere­ich liegen und die Lithi­um­bat­te­rien sollen kein­er direk­ten Son­nen­strahlung aus­ge­set­zt wer­den. Nach Möglichkeit soll­ten Lithi­um-Bat­te­rien in Bere­ichen mit automa­tis­chen Löschan­la­gen gelagert wer­den, anson­sten wird eine Tren­nung von anderen brennbaren Mate­ri­alien von min­desten 2,5 m emp­fohlen. Darüber hin­aus sind beschädigte oder defek­te Bat­te­rien aus Lager- und Pro­duk­tions­bere­ichen umge­hend zu ent­fer­nen und in einem eige­nen Brand­ab­schnitt zwis­chen­zu­lagern.

Für Bat­te­rien mit geringer Leis­tung gel­ten die all­ge­meinen Sicher­heit­san­forderun­gen. Bei Lager­men­gen 7m³ sollen die Anforderun­gen für Bat­te­rien mit­tlerer Leis­tung angewen­det wer­den.

Für Bat­te­rien mit­tlerer Leis­tung soll die Lager­fläche räum­lich (Abstand min­destens 5m) oder baulich (feuerbeständig) abge­tren­nt wer­den. Mis­chlagerun­gen mit Pro­duk­ten, die einen Brand beschle­u­ni­gen kön­nen, sollen ver­mieden wer­den und es wird eine Brand­meldean­lage mit automa­tis­ch­er Auf­schal­tung gefordert. Bei Lager­flächen 60m² und/oder Lager­höhen 3m sind die Anforderun­gen für Bat­te­rien mit hoher Leis­tung zu erfüllen.

Für Bat­te­rien mit hoher Leis­tung liegen noch keine gesicherten und all­ge­me­ingülti­gen Erken­nt­nisse vor. Daher sind Maß­nah­men wie Separierung oder Men­gen­be­gren­zun­gen je Brand­ab­schnitt sowie automa­tis­che Löschan­la­gen vorzuse­hen. Es wird drin­gend emp­fohlen, die notwendi­gen Maß­nah­men mit dem jew­eili­gen Sachver­sicher­er abzus­tim­men. Für die Bere­it­stel­lung in Pro­duk­tions­bere­ichen gel­ten die all­ge­meinen Vorschriften. Men­gen in Pro­duk­tions­bere­ichen sollen den voraus­sichtlichen Tages­be­darf nicht über­schre­it­en, geeignete Löschmit­tel sind in der Nähe bere­itzustellen.

Defekte Batterien

Am Ende des Pro­duk­tleben­szyk­lus ste­ht die Entsorgung. Die erste Entschei­dung, die getrof­fen wer­den muss, wenn eine Bat­terie zur Entsorgung ver­bracht wer­den soll, ist, ob es sich um eine unbeschädigte, eine leicht beschädigte oder eine schw­er beschädigte Bat­terie han­delt. Abhängig von dieser Bew­er­tung ste­hen unter­schiedliche Ver­pack­ungsan­forderun­gen zur Ver­fü­gung.

Als unbeschädigt eingestufte Bat­te­rien kön­nen in Großver­pack­un­gen zur Entsorgung ver­bracht wer­den, wenn all­ge­meine Sicher­heit­san­forderun­gen wie das Abkleben der Pole beachtet wer­den. Leicht beschädigte Bat­te­rien kön­nen unter Beach­tung der Ver­pack­ungsvorschrift 908 und mit Hil­fe der Son­der­vorschrift 376 auf den Weg gebracht wer­den.

Als leicht beschädigte Bat­te­rien gel­ten defek­te Bat­te­rien, die aus Sicher­heits­grün­den als defekt klas­si­fiziert wur­den, beziehungsweise die aus­ge­laufen und ent­gast oder auch äußer­lich oder mech­a­nisch beschädigt sind.

Als schw­er beschädigte Bat­te­rien gel­ten Zellen/Batterien, die zu schneller Zer­legung oder gefährlich­er Reak­tion oder Flam­men­bil­dung neigen. Gefährliche Wärmeen­twick­lung sowie Ausstoß giftiger, ätzen­der oder entzünd­bar­er Gase oder Dämpfe sind eben­falls Kri­te­rien zur Ein­stu­fung in diese Kat­e­gorie.

Ergänzend soll noch darauf hingewiesen wer­den, dass diese Vorschriften für den Trans­port auf Straße/Schiene/Binnenschiff und Seeschiff anwend­bar sind. Im Luftverkehr ist der Trans­port defek­ter Bat­te­rien zunächst ein­mal grund­sät­zlich ver­boten. Nur mit Genehmi­gung der zuständi­gen Behör­den darf ein solch­er Trans­port durchge­führt wer­den.

Fazit

Ohne eine sys­tem­a­tis­che Erfas­sung aller Lithi­um­bat­te­rien und der Schaf­fung ein­er geeigneten Organ­i­sa­tion im Unternehmen für alle aufge­führten Rechts­bere­iche, aber auch für die organ­isatorischen Ein­heit­en Beschaf­fung, Trans­port, Lagerung und Entsorgung dürfte es kaum möglich sein, die zahlre­ichen Vorschriften zu erfüllen, um einen sicheren Umgang mit diesen Pro­duk­ten zu gewährleis­ten. Die zahlre­ichen und teil­weise schw­er­wiegen­den Un- und Zwis­chen­fälle zeigen, dass die Regelun­gen notwendig sind, um ein angemessenes Schutzniveau zu erre­ichen. Da die tech­nis­che Entwick­lung – beson­ders im Bere­ich der Elek­tro­mo­bil­ität – immer weit­er fortschre­it­et, ist zu erwarten, dass die ein­schlägi­gen Vorschriften auch in der Zukun­ft weit­er­hin einem schnellen Wan­del unter­liegen wer­den.

Fazit und grundlegend empfehlenswerte Maßnahmen

  • Erstellen Sie ein Kataster aller im Unternehmen gehand­habter Bat­te­rien
  • Beschaf­fen Sie sich die Sicher­heitsin­for­ma­tio­nen der Her­steller
  • Bew­erten Sie diese und leg­en Sie die notwendi­gen Schutz­maß­nah­men fest
  • Schulen Sie Ihre Mitar­beit­er
  • Über­prüfen Sie alle getrof­fe­nen Maß­nah­men regelmäßig

Die zahlre­ichen und teil­weise schw­er­wiegen­den Un- und Zwis­chen­fälle zeigen, dass die Regelun­gen notwendig sind um ein angemessenes Schutzniveau zu erre­ichen.


Autor: Björn Noll

Geschäfts­führer

GBK GmbH Glob­al Reg­u­la­to­ry Com­pli­ance

Mail: bjoern.noll@gbk-ingelheim.de

www.gbk-ingelheim.de

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