EN
Quick Links
Lithiumbasierte wiederaufladbare Batterien bergen erhebliche Brandrisiken aufgrund eines Phänomens, das als thermisches Durchgehen bezeichnet wird. Dies ist im Grunde der Fall, wenn die Batterie beginnt, sich unkontrolliert aufzuheizen, und sie sogar explodieren könnte. Das Problem tritt in der Regel auf, nachdem die Batterie physisch beschädigt wurde, überladen wird oder in Temperaturen von über 60 Grad Celsius steht. Diese Bedingungen führen dazu, dass die inneren Komponenten, die dafür sorgen, dass die Bestandteile innerhalb der Batterie getrennt bleiben, zerstört werden, was dann chemische Reaktionen auslöst, bei denen entzündliche Elektrolytmaterialien freigesetzt werden. Schon wenn eine einzige Zelle durchstoßen wird, kann dies nahegelegene Zellen nahezu augenblicklich auslösen. Um dieses Risiko zu steuern, benötigen Hersteller gute Spannungsregelsysteme und ordnungsgemäße Entladeverfahren vor der Lagerung oder dem Transport. Viele Unternehmen verwenden mittlerweile spezielle Sicherheitsmerkmale, die direkt in die Batteriekonstruktion integriert sind, um solche Vorfälle zu verhindern.
Die Stabilität von Batterien wird stark durch Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Studien zeigen, dass Zellen, die bei Temperaturen über 25 Grad Celsius gelagert werden, etwa dreimal schneller altern als solche, die bei 15 bis 20 Grad aufbewahrt werden. Auch elektrochemische Tests bestätigen dies. Wenn die Luft zu feucht wird, ab etwa 60 % Luftfeuchtigkeit, beginnt diese die Batterieklemmen anzugreifen und begünstigt das Wachstum gefährlicher Dendriten innerhalb der Zellen. Dadurch werden innere Kurzschlüsse wahrscheinlicher. Für eine sachgemäße Lagerung ist es am besten, Batterien an Orten aufzubewahren, an denen die Temperatur möglichst konstant bleibt. Vermeiden Sie Räume wie Dachböden oder Garagen, in denen die Temperatur innerhalb eines Tages um mehr als 10 Grad schwanken kann. Ebenfalls wichtig ist, die Luftfeuchtigkeit unter 50 % zu halten. Silikagel-Tüten sind gut geeignet, um überschüssige Feuchtigkeit zu absorbieren und Schäden durch feuchte Bedingungen zu vermeiden.
Wenn Batterien zu lange zu heiß werden, handelt es sich im Grunde um thermischen Missbrauch, eine der Hauptursachen dafür, dass sie frühzeitig versagen. Wer seine Batterien in der Nähe von Heizungsöffnungen, direkt neben laufenden Motoren oder in der prallen Sonne lagert, wird relativ schnell Probleme bemerken. Die Kathoden beginnen im Laufe der Zeit zu zerfallen, was bedeutet, dass die Batterie jedes Jahr zwischen 15 % und möglicherweise sogar 30 % weniger Ladung hält. Wenn diese Batterien weiterhin Temperaturen von über 40 Grad Celsius ausgesetzt sind, kommt es innerhalb zu einer schädlichen Reaktion. Der Elektrolyt beginnt sich in Gas umzuwandeln, wodurch das Gehäuse aufbläht und beim späteren Aufladen ernsthafte Sicherheitsprobleme entstehen. Laut unseren Beobachtungen bei Infrarot-Tests ist es entscheidend, dass die Lagerräume unter 30 Grad Celsius bleiben. Die meisten Menschen beheben dieses Problem, indem sie sicherstellen, dass um die Batterien herum ausreichend Platz für Luftzirkulation vorhanden ist, und manchmal fügen sie zusätzlich ein Wärmeschutzmaterial zwischen der Batterie und möglichen Wärmequellen in der Umgebung hinzu.
Wiederaufladbare Lithium-Batterien weisen eine optimale Leistung, wenn sie mit 40–50 % Ladung gelagert werden. Diese „Goldilocks-Zone“ reduziert die Belastung von Kathode und Anode und verhindert Lithium-Ablagerungen – eine Nebenreaktion, die die Elektroden schädigt. Eine Analyse von 2023 bei 12 führenden Lithium-Ionen-Batterieherstellern ergab, dass 92 % der Hersteller teilweises Aufladen für die Lagerung empfehlen, was das breite Einvernehmen innerhalb der Industrie unterstreicht.
Batterien bei voller Ladung zu halten, beschleunigt tatsächlich den Abbau der inneren Chemikalien, während das vollständige Entladen zu gefährlicher Kupferablagerung innerhalb der Batteriezellen führen kann. Laut der neuesten Ausgabe des International Fire Code aus dem Jahr 2024 verringert das Lagern von Batterien mit maximal 30 % Ladung das Risiko von Überhitzungsvorfällen um etwa 37 %, verglichen mit der Lagerung in vollgeladenem Zustand. Die meisten Menschen stellen fest, dass es in der Praxis am besten funktioniert, wenn die Batterien zwischen 40 und 50 % geladen sind. Dies bietet ausreichend Spielraum für den natürlichen monatlichen Ladeverlust von 5 %, ohne das Risiko einzugehen, dass die Batterie vollständig entladen wird, was auf lange Sicht tatsächlich schädlich für sie ist.
Selbst unter idealen Bedingungen verlieren Lithium-Batterien jährlich 2–4 % ihrer Kapazität aufgrund des Wachstums der festen Elektrolytinterphase (SEI). Bei Lagerungsdauern von mehr als sechs Monaten sollten diese alle 3–6 Monate auf 50 % aufgeladen werden, um Tiefentladung zu vermeiden. Während industrielle Batteriemanagementsysteme adaptive Algorithmen basierend auf Temperaturdaten verwenden, ist bei Verbraucheranwendungen eine manuelle Überwachung ausreichend.
Wichtige Überlegung :
| Lagerdauer | Empfohlene Maßnahme |
|---|---|
| <3 Monate | Bei 40–50 % lagern |
| 3-12 Monate | Vierteljährlich aufladen |
| >12 Monate | Spannungsalarmanlagen verwenden |
Lithium-Ionen-Batterien funktionieren am besten, wenn sie zwischen 15 °C und 25 °C (59 °F–77 °F) . Eine Belastung unter 0 °C (32 °F) verringert die ionische Leitfähigkeit, während Temperaturen über 45 °C (113 °F) das Risiko eines thermischen Durchschlags aufgrund von Separator-Schmelzungen erhöhen. Studien zeigen, dass Zellen, die bei 35 °C gelagert werden, 30 % mehr Kapazität jährlich verlieren als solche, die bei 20 °C aufbewahrt werden.
| Zustand zu halten | Idealer Bereich | Risikoschwelle |
|---|---|---|
| Temperatur | 15 °C–25 °C (59 °F–77 °F) | <0°C oder >45°C (32°F–113°F) |
| Relative Luftfeuchtigkeit | 45–55% | >90% |
Batterien niemals in der Nähe von Heizkörpern, unter direkter Sonneneinstrahlung oder in geschlossenen Autos bei heißem Wetter aufbewahren. Die Temperaturregelung spielt für die Batteriegesundheit eine große Rolle. Wenn sich die Temperaturen täglich um mehr als 10 Grad Celsius (etwa 18 Fahrenheit) verändern, dehnen und ziehen sich die Elektroden innerhalb der Batterie tatsächlich aus, wodurch im Laufe der Zeit echte mechanische Spannungen entstehen. Für kleinere Sammlungen zu Hause oder im Büro eignen sich isolierte Kunststoffboxen am besten, sofern sie an einem Ort mit stabiler Raumtemperatur platziert werden. Große Anlagen benötigen geeignete Klimaanlagen, die die Temperaturen innerhalb eines engen Bereichs von ±2 Grad konstant halten können. Dies verhindert, dass bestimmte Bereiche schneller altern als andere, was die Gesamtlebensdauer erheblich verkürzen würde.
Wenn die Luftfeuchtigkeit über 70 % steigt, beginnen die Klemmen zu korrodieren, und es besteht die Gefahr, dass sich in den Batteriegehäusen Flusssäure bildet. Dies reduziert die Batterielebensdauer in heißen, feuchten Klimazonen um etwa 40 %. Wenn andererseits die Luftfeuchtigkeit unter 30 % sinkt, wird statische Elektrizität zu einem größeren Problem, die empfindliche Bauteile beschädigen kann. Gute Belüftung ist hier entscheidend – man sollte auf sechs bis zwölf vollständige Luftwechsel pro Stunde abzielen, um schädliche flüchtige organische Verbindungen abzubauen, die von älteren Batteriezellen abgegeben werden. Die meisten Einrichtungen verwenden entweder Silikagelbeutel oder industrielle Entfeuchter, um die Stabilität zu gewährleisten, besonders wichtig bei der Lagerung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, da diese sehr empfindlich auf Feuchtigkeitsschwankungen reagieren. Branchenexperten empfehlen generell eine regelmäßige Überwachung und Wartung dieser Umweltkontrollen.
Für die tägliche oder wöchentliche Nutzung sollten Batterien bei 40–50 % Ladung in einem trockenen, raumtemperaturgeführten Umfeld (15–25 °C/59–77 °F) gelagert werden. Dies reduziert die Belastung der Elektroden und gewährleistet gleichzeitig die Einsatzbereitschaft. Verwenden Sie nichtleitende Behälter, vermeiden Sie das Stapeln und halten Sie Batterien von metallischen Gegenständen fern. Lassen Sie sie nicht länger als 30 Tage in Geräten, um parasitären Stromverbrauch zu vermeiden.
Batterien, die sechs Monate oder länger gelagert werden, erfordern eine strikte Umweltkontrolle:
| Faktor | Ideale Bedingungen | Überwachungshäufigkeit |
|---|---|---|
| Ladestand | 40–50% | Alle 3 Monate |
| Umgebungstemperatur | 10–20 °C (50–68 °F) | Monatlich |
| Feuchtigkeit | <50 % relative Luftfeuchtigkeit | Zweimal wöchentlich |
Ein Batteriesicherheitsbericht aus dem Jahr 2023 stellte fest, dass Batterien, die bei voller Ladung sechs Monate lang gelagert wurden, 18–22 % Kapazität verloren, verglichen mit nur 2–4 %, wenn sie bei 50 % gelagert wurden. Die Klimakontrollierte Lagerung wird dringend empfohlen.
Lithium-Ionen-Batterien entladen sich selbst um 1,5–2 % pro Monat. Um eine Tiefentladung zu verhindern, sollten sie alle 6–9 Monate auf 50 % geladen werden, niemals jedoch während der Erhaltungsladung mehr als 85 % erreichen. Wenn der Ladezustand unter 5 % sinkt, beschleunigt sich der Sulfatationsprozess, ein Degradationsvorgang, der US-amerikanischen Unternehmen jährlich 740 Millionen US-Dollar an vorzeitigen Austauschkosten verursacht (Ponemon 2023).
Die meisten großen Hersteller sowie Sicherheitsorganisationen wie UL Solutions und die National Fire Protection Association haben sich mittlerweile auf einige grundlegende Lagerungsrichtlinien geeinigt. Die Temperaturen sollten bei etwa 10 bis 25 Grad Celsius liegen, was etwa 50 bis 77 Grad Fahrenheit entspricht, während eine Luftfeuchtigkeit von 50 bis 60 Prozent als ideal erscheint. Laut NFPA-Standard 855 müssen Batterien von allem ferngehalten werden, was Feuer fangen könnte, und es müssen kontinuierliche Überprüfungen der Temperaturverhältnisse stattfinden. Zu den wichtigen Punkten, die beim Umgang mit diesen Artikeln zu beachten sind, gehört stets, sie aufrecht mit angebrachten Schutzabdeckungen zu lagern und sie keinesfalls lose zusammenstapeln zu lassen. Für größere Anlagen ist es sinnvoll, thermografische Geräte zusammen mit passiven Brandschutzsystemen zu installieren. Solche Maßnahmen helfen dabei, jene gefährlichen Situationen zu verhindern, bei denen Batterien unkontrolliert überhitzen.
Laut einer 2023 von Battery University durchgeführten Studie, bei der etwa 2.000 zurückgegebene Akkus für Elektrowerkzeuge untersucht wurden, verloren diese bei unsachgemäßer Lagerung innerhalb von nur 18 Monaten etwa zwei Drittel ihrer Kapazität. Diejenigen, die unter guten Bedingungen aufbewahrt wurden, fielen lediglich unter 20 %. Wenn Batterien so stark degradieren, treten oft Probleme mit Spannungsabfällen und einem sogenannten Lithium-Plating auf den Elektroden auf. Forscher stellten fest, dass viele intelligente Geräte frühzeitig versagen, da Benutzer sie oft ständig laden lassen, wenn Temperaturen über 30 Grad Celsius erreicht werden. Bei der weitergehenden Untersuchung der Gründe hierfür verweisen Wissenschaftler auf eine schnellere Bildung der sogenannten SEI-Schicht sowie auf chemische Zersetzungsprozesse der Elektrolytlösung innerhalb der Batteriezellen, wenn diese über längere Zeit vollständig geladen bleiben.
Die meisten Experten sind sich einig, dass es hilft, unerwünschte chemische Reaktionen in Batterien zu reduzieren, wenn sie teilweise geladen bleiben. Laut Studien der Electrochemical Society erhöht sich der Innenwiderstand von Batterien, die vollständig geladen bleiben (100 % SOC), etwa 15 % pro Monat. Dies ist deutlich schlimmer als bei Batterien, die etwa zu 60 % geladen gehalten werden, bei denen der Widerstand nur um etwa 2,2 % ansteigt. Große Hersteller wie Dell und Tesla empfehlen, den Ladezustand der Batterien aus Gründen einer besseren chemischen Stabilität im Laufe der Zeit zwischen 40 und 60 Prozent zu halten. Bei der langfristigen Lagerung von Batterien ist es sinnvoll, das Lagerbestand dreimonatlich zu rotieren. Durch das erneute Aufladen aller Einheiten auf etwa 50 % der Kapazität alle 90 Tage lässt sich der natürliche Entladevorgang besser bewältigen, und es können schwerwiegende Probleme wie eine dauerhafte Auflösung von Kupfer verhindert werden, sobald die Ladung unter 20 % SOC fällt.
Lithium-Akkus sind aufgrund von thermalem Durchgehen, Brandgefahren und Degradation durch unsachgemäße Lagerungsbedingungen, einschließlich extremer Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, besonders gefährdet.
Um die Batterielebensdauer zu verlängern, sollten Lithium-Batterien mit einer Teilladung (40–50 %) in einer klimatisch kontrollierten Umgebung mit stabilen Temperaturen zwischen 15–25 °C und Luftfeuchtigkeitswerten zwischen 45–55 % gelagert werden.
Für die Langzeitlagerung sollten Batterien mit 40–50 % Ladung gehalten werden, die Umgebungsbedingungen regelmäßig überwacht werden, und sie sollten alle 3–6 Monate auf etwa 50 % aufgeladen werden, um eine Tiefentladung zu verhindern.
Das Laden auf einen Teilladungszustand reduziert die Belastung der Batteriekomponenten, minimiert die Degradation und hilft, das chemische Gleichgewicht innerhalb der Zellen aufrechtzuerhalten, wodurch unerwünschte chemische Reaktionen verhindert und die Batterielebensdauer verlängert wird.