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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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