Die Liosafe-Akku-Box – Akkus einfach und sicher laden und lagern

Die Medimobility und ihre Mitarbeiter haben über viele Jahre Erfahrungen bei der Reparatur und dem Zellentausch der verschiedensten Akkumodelle gesammelt. Mittlerweile gibt es auf dem Markt hunderte verschiedener Hersteller und Fabrikate sowie die unterschiedlichsten Überwachungs-Elektroniken und BMS (Battery Management System), mit teils sehr divergierender Qualität. Die in E-Bikes, E-Rollern oder E-Scootern verbauten Lithium-Ionen-Akkus sind sehr effizient, aber auch potenziell brandgefährlich. Doch eine wirkliche Sicherheit vor Akkubränden mit ihren oftmals katastrophalen Folgen gibt es nicht – bis jetzt! Mit der gesammelten Expertise unserer Mitarbeiter haben wir die Liosafe-Akku-Box entwickelt, um Ihnen echte Sicherheit zu bieten.

Sachgerechte Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus

Ein brennender Akku kann wegen der dabei entstehenden extremen Temperaturen (mehr als 1000° Celsius) sehr gefährlich werden und ist kaum zu löschen. Generell gilt es daher unbedingt folgende Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:

• Laden Sie ihren Akku nur mit dem originalen Ladegerät.
• Laden Sie ihren Akku auf Fliesen oder Beton oder anderem nicht brennbaren Material.
• Eine Akku-Batterie sollte stets unter Aufsicht geladen werden, möglichst nicht über Nacht und bevorzugt nicht in der Wohnung. Nutzen Sie einen Raum mit Rauchmelder.
• Bei niedrigen Außentemperaturen sollten Sie ihren Akku bestenfalls innerhalb der Wohnung lagern (jedoch nicht laden!). Bei längeren Lagerzeiten (beispielsweiße im Winter) sollten Sie ihren Akku in einer trockenen Umgebung aufbewahren, der Ladezustand sollte idealerweise bei 60% liegen, die Raumtemperatur darf 10° Celsius nicht unterschreiten. Langanhaltende Kälte oder gar Frost kann die Akkuzellen beschädigen. Auf keinen Fall sollten sie ihren Akku komplett entladen und beispielsweiße über den Winter in der Garage lagern.
• Achten Sie beim Lagern auch auf zu hohe Außentemperaturen: Niemals bei über 50° Celsius lagern, nicht in der prallen Sonne liegen lassen oder im Auto während der Sommerzeit.
• Wird ihr Akku beim Laden heiß, darf er nicht mehr benutzt werden (Ausnahme sind manche Modelle von BionX, deren BMS teils bis zu 40° Celsius warm werden)
• Verformt sich der Akku oder bläht gar auf, darf er auf keinen Fall mehr genutzt werden. Ihr Akku ist durch Erschütterung (bspw. durch Herunterfallen) oder andere Fremdeinwirkung beschädigt worden.
• Im Brandfall: Idealerweise mit Sand oder einer Branddecke löschen. Falls dies noch möglich sein sollte, werfen Sie den Akku in einen Eimer/Tonne mit mindestens 10L Wasser – achten Sie hierbei insbesondere auf die Entwicklung giftiger Dämpfe und Rauch (möglichst schnell lüften und den Raum verlassen!)

In seltenen Fällen kann es leider dennoch zu Bränden kommen, wie die folgenden Presseartikel eindringlich darlegen:

Ein sehr seltener Fall von Selbstentzündung eines E-Bike-Akkus: https://www.presseportal.de/blaulicht/pm/43526/4757247

E-Bike-Akku über Nacht in der Wohnung geladen: https://efahrer.chip.de/e-bikes/garage-ausgebrannt-die-brandursache-ist-weit-verbreitet_103525

Brand in einem Mehrfamilienhaus nach technischem Defekt: https://www.azonline.de/muensterland/wie-gefahrlich-sind-e-bike-akkus-790960

Eine für sich sprechende Aussage aus dem zuletzt aufgeführten Artikel:

„Das Löschen sei allerdings schwierig, weil im Akku alles enthalten sei, was das Feuer zum Weiterbrennen brauche. Es genüge daher nicht, dem Feuer den Sauerstoff zu entziehen. ‘Kühlen mit viel Wasser oder Bedecken mit Sand kann helfen.‘ [so eine Sachverständige vom ADFC]“

Auch der Gesamtverband der Versicherungswirtschaft widmet dem Thema Akku-Brände einen Online-Artikel: https://www.dieversicherer.de/versicherer/haus-garten/news/akkubraende-51648

Wie läuft ein Akkubrand ab?

Einem Akkubrand liegt immer die Erwärmung der Zellen zugrunde. Die im Akku gespeicherte elektrisch Energie wird dann nicht in Ladung, sondern in Wärme umgesetzt. Gründe hierfür kann es viele geben: Falsche Behandlung und Lagerung des Akkus, Betrieb bei Frost und meistens vorausgehende Tiefentladung oder auch Produktionsfehler (oftmals die Verwendung von „Billig-Zellen“).

Dieser englischsprachige Artikel erklärt den Prozess sehr genau: https://www.rutronik.com/press/knowledge?tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Bnews%5D=2489

Auf YouTube bietet das verlinkte englischsprachige Video eine sehr gute Zusammenfassung über Akkubrände und Löschstrategien: https://www.youtube.com/watch?v=1wcLVfwd8mk

Ablauf eines Akkubrands im Detail

Ein Akkubrand hängt grundlegend mit der Chemie und Physik eines Lithium-Ionen-Akkus zusammen. Das folgende englischsprachige Video bietet eine gute und knappe Zusammenfassung der Lithium-Zellen-Technik: https://www.youtube.com/watch?v=VxMM4g2Sk8U

Wenn die Isolation zwischen Anode und Kathode innerhalb der Zelle beschädigt ist, entstehen mikroskopisch kleine Kurzschlüsse. Der durch die Zellen fließende Strom erzeugt mehr Wärme, was wiederum für mehr Kurzschlüsse sorgt. Durch die Erhitzung wird irgendwann der Siedepunkt des Elektrolyt innerhalb der Akkuzelle erreicht, so dass dieses verdampft und die gesamte Zelle unter hohen Druck setzt – bei Zellen bestimmter Bauart (bspw. 18650 Zellen) spricht das am Pluspol verbaute Sicherheitsventil an. Wenn die Hitze weiter steigt, kann der Elektrolyt sich entzünden, das Innenleben der Zellen besteht meist aus Kohlenwasserstoffen und ist hinsichtlich Entzündung und Brand mit Benzin vergleichbar. Steigt die Temperatur über 200° Celsius kommt es zu einem sogenannten „Thermal Runaway“, einer Kettenreaktion, die schlussendlich zu einer Explosion führt. Dabei wird das Zellen-Paket geradezu aus der Halterung herausgeschossen und führt zu weiteren Schäden in der Wohnung, der E-Akku verwandelt sich so in eine wahre Brandbombe.

Je nach Bauart erhitzen beim „Thermal Runaway“ auch die Nachbarzellen der erhitzten Zellen, die Kettenreaktion wandert also durch den kompletten Akku. Praktisch heißt dies, dass der Akkubrand sich durch viele kleine nacheinander folgende Explosionen immer weiter verstärkt: Eine defekte Zelle heizt auf, beschädigt die nächste Zelle, so dass auch diese durchgeht. Dieser Ablauf hält so lange an, bis alle Zellen ausgebrannt sind – oder die Kettenreaktion unterbrochen wird – beispielsweiße durch Lio-SAFE.

In seltenen Fällen sammelt sich verdampfter Elektrolyt auf konzentriertem Raum. Statt wie beim oben beschriebenen Akkubrand sich jeweils pro Zelle zu entzünden, kommt es zu einer Stichflamme einer durchgehenden Zelle, bei der sich die gesammelte Gasmenge ebenso entzündet und schließlich eine Druckwelle auslöst.

Beim „Thermal Runaway“ ist entscheidend, wie viel elektrische Energie jeweils in den Zellen gespeichert ist. Es gilt: je mehr Energie, desto heißer wird es und desto heftiger wird der Brand, da die gespeicherte Energie auf einen Schlag frei gesetzt wird. Auch von Bedeutung ist, wie die Zelle chemisch beschaffen ist, ob sie etwa für größere Ladekapazität optimiert ist oder für hohe Ströme (sehr poröse Anode bedeutet große Oberfläche und geringer Innenwiderstand).

Wie kann ein Akkubrand bekämpft werden?

Wenn ein Akku brennt und Metallteile bei über 1000° Celsius glühen, ist das Löschen gar nicht so einfach. Besonders gefährlich ist hierbei auch die Rauchentwicklung, bei Zersetzungsprozessen entsteht nämlich die hoch giftige und schon in geringen Mengen tödliche Flusssäure. Ein Blick in die Presse zeigt, dass auch die Feuerwehr bei dieser Art von Bränden teils überfordert ist und noch keine großen Erfahrungen dabei sammeln konnte. Manchmal lässt die Feuerwehr Akkus daher einfach ausbrennen. Bei den selteneren KFZ-Bränden kann dies gerne auch ein bis zwei Tage dauern. Da die in KFZ verbauten Hochvoltakkus sich auch spontan selbst entzünden können, wird einfach das gesamte Fahrzeug in einen riesigen Löschcontainer gekippt, um den Akku herunterzukühlen und um Kettenreaktionen zu unterbrechen. So kann der Akku auch bei einem etwaigen späteren Kurzschluss innerhalb der Zelle nicht abermals aufflammen. Generell gilt: Wasser ist das einzige Mittel, das wirklich hilft, da es über die beste Kühlwirkung verfügt und dadurch Kettenreaktionen unterbrechen kann.

Für uns von der Medimobility ist es ein Bedürfnis hier eine Lösung zu finden, die bei geringen Kosten wirksamen Schutz bietet.

Die Liosafe-Akku-Box

Das Besondere an unserer Lösung:

• Mehrere aufeinander aufbauende Sicherheitsstufen garantieren höchste Sicherheit
  • Schutz vor Flammen durch einen stabilen, temperaturfesten Stahlbehälter
  • Ein im Gehäuse verbauter Rauchmelder
  • Entlüftungsschlitze bieten Schutz vor einer möglichen Explosion
  • Im Brandfall: Automatische Löschung durch Schmelzsicherung und Wasserbad (Patentprüfung läuft)
• Es werden nur passive Komponenten verbaut (kein Anschluss ans Stromnetz notwendig!)
• Bewährte und erprobte Komponenten ermöglichen einen günstigen Preis bei höchster Sicherheit

Lio-Safe gibt es bisher in 2 Varianten: In der Basis-Version sowie alternativ als „Rundum-Paket“ für Akku-Pflege.

Lio-Safe Basis-Version

Im Sinne der Nachhaltigkeit werden für die Lio-Boxen ehemalige Munitionskisten wiederverwendet. Die stabilen Gehäuse aus Stahl haben die idealen Eigenschaften und bieten optimalen Schutz. Lediglich der Akku selbst wird dauerhaft in der Box gelagert, das Ladegerät bleibt außerhalb. Die Funktionsweiße der Lio-Box als sichere Ladestation ist denkbar einfach:

1. Das Ladekabel des Akkus wird an eine Steckdose angeschlossen
2. Der Akku wird in die Akkuschale in der Box gelegt
3. Das Ladekabel wird über eine Gummilasche am Deckel in die Box geführt

Die Schutzfunktion der Lio-Safe-Akku-Box umfasst mehrere ineinander greifende Stufen und sorgt damit für optimalen Schutz:

• Bei Rauchentwicklung in der Box, falls Gase freigesetzt werden und wenn eine erhöhte Temperatur erreicht wird, gibt ein Piezo-Signalgeber und eine Status-LED ein Alarmsignal (über 85 dB im Umkreis von 3 Metern)
  • Optional kann diese Alarmstufe an ihr Smartphone gesendet werden oder mit Rauchmeldern eines Smart-Home-Systems verbunden werden
• Steigt die Temperatur innerhalb der Box über 60° Celsius, ist die Temperatur innerhalb des Akkus selbst schon deutlich höher. Eine oder mehrere Zellen sind bereits entzündet, der Akku ist bereits schwer beschädigt und ist im Begriff sich in eine gefährliche Brandbombe zu verwandeln. Um den sog. „thermal runaway“ zu verhindern, muss der Akku sofort und vollständig mit Wasser gekühlt werden, ansonsten droht eine Kettenreaktion und die Explosion einzelner oder aller im Akku verbauten Zellen (siehe oben, Akkubrand). Innerhalb der Lio-Safe Box ist der Akku mittels einer Schmelzsicherung aufgehängt, bei Temperaturen über 60° Celsius wird diese ausgelöst und versenkt den Akku im Löschwasser.
• Sollte es dennoch zu einer Explosion des Akkus kommen, dient der Deckel der Lio-Safe Box als Brandschutzklappe und ein Schlitz rings um den Boxdeckel lässt die Druckwelle entweichen

Das Innenleben und die Funktionsweiße der Lio-Safe-Akku-Box als 3D-Darstellung:

Liosafe Flyer herunterladen (PDF)

Lio-Safe Premium-Version

Neben der regulären Version der Lio-Safe Box gibt es eine Premium-Version, die diverse Komfortfunktionen und mehr bietet. Mit dieser Variante können Sie zudem ihren Akku langfristig lagern und einer Tiefentladung vorbeugen (empfiehlt sich besonders für die Lagerung des Akkus in den Wintermonaten).

• Ein Display an der Box informiert Sie über die Ladeenergie, den Status und die Ladedauer. Die Übermittlung dieser Informationen an ihr Smartphone via App ist möglich, zudem können Sie bequem per Push-Nachricht über das Ende des Ladevorgangs informiert werden.
• Bei einer Langzeitlagerung wird der Akku automatisch alle 6 Wochen aufgeladen (um eine Tiefentladung zu verhindern). Hierbei stehen Ihnen voreingestellte Modi zur Verfügung, außerdem können Sie Intervall und Ladestufe selbst festlegen.
• Per Infrarot-Thermometer wird die Akkutemperatur kontrolliert und aufgezeichnet, zudem ist eine frühere Auslösung der Schutzschaltungen möglich.
• Alle Zusatzfunktionen haben einen sehr geringen Stromverbrauch, die Leistungsaufnahme der Box ohne Ladebetrieb beträgt lediglich ca. 1 Watt.
• Die Lio-Safe Premium-Box kann an ihr Smart-Home-System angeschlossen werden.
• Das Alarmsystem informiert Sie aktiv im Alarmfall (per SMS, Anruf, Mail auf ihr Smartphone oder über ihr Home Automation System).