Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus: Gefahren

Nahezu überall dort, wo kabellose elektrische Energie benötigt wird, finden Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus Anwendung. Besonders bei Lagerung und Entsorgung dieser Lithiumhaltigen Energieträger entstehen Gefahren. Zwar sind viele Horrormeldungen über explodierende Laptops und brennende Handys übertrieben, Lithium-Ionen-Akkus können jedoch durchaus zur Gefahr für Mensch und Umwelt werden.

• Lithium ist ein Leichtmetall von vielschichtiger Natur, welches einige inhärente Risikofaktoren aufweist.
• Sowohl bei der Lagerung und dem Aufladen als auch bei der Entsorgung von Lithium-Akkus ist das Einhalten strikter Vorgaben von größter Bedeutung. Einige dieser Richtlinien sind sogar rechtlich verankert.
• Mit den steigenden Verkaufs- und Nutzungszahlen von Lithium-Ionen-Akkus geht ein Anstieg der Abfallmengen einher. Daher bleibt der angemessene Umgang mit Batterien und Akkus auch in Zukunft von essentieller Bedeutung für die Sicherheit von Menschen und Umwelt.

Lithiumhaltige Energieträger sind allgegenwärtig

Sie sind präsent in Smartphones, Laptops und Tablets aber auch in einer Vielzahl von Haushalts-, Handwerks- und Gartengeräten wie Staubsaugern, Bohrmaschinen und Rasenmähern. Sie finden sich in Fernbedienungen, Hörgeräten und Spielzeugen: Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus sind fester Bestandteil unseres alltäglichen Lebens. Darüber hinaus spielen sie eine entscheidende Rolle im wachsenden Bereich der Elektromobilität. Elektroautos, E-Bikes, E-Scooter, Hoverboards und Pedelecs – diese Fortbewegungsmittel setzen größtenteils auf Lithium-Ionen-Akkus.

Überall dort, wo kabellos Energie benötigt wird, sind heute entsprechende Lithium-Produkte im Einsatz. Dies hat handfeste Gründe. Batterien und Akkus mit Lithium bieten eine hohe Energiedichte, zeigen in der Regel keinen sogenannten Memory-Effekt und zeichnen sich im Vergleich zu anderen Batterietypen durch eine minimale Selbstentladungsrate aus (unter normalen Raumtemperaturen).

Die Vorteile sind offensichtlich. Dennoch entstehen bei der Handhabung von Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus Gefahren, sowohl bei der Lagerung als auch bei der Entsorgung von defekten oder veralteten Produkten.

Eigenschaften von Lithium und Lithium-Ionen-Akkus

Lithium ist ein silberweißes Alkalimetall und ein Leichtmetall und äußerst reaktionsfreudig. Bereits eine kurze Berührung von Lithium mit der Haut, speziell der Hautfeuchtigkeit, kann zu Verbrennungen und Verätzungen führen. Zudem können Lithiumverbindungen, die in wässrigen Lösungen Lithiumionen bilden, gesundheitsschädlich sein.

Obwohl das Lithium fast ausschließlich chemisch gebunden vorkommt und daher nicht selbst brennt, ist beim Umgang mit Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus besondere Vorsicht geboten:

• Lithium-Ionen-Akkus sind feuergefährlich. Bei unsachgemäßer Handhabung von Lithium-Batterien/Akkus durch Überladung, Beschädigung oder Überhitzung kann es durch chemische Prozesse zu unkontrollierter Freisetzung von Energie („thermisches Durchgehen“) kommen. Dies führt dazu, dass sich die Lithium-Ionen-Zellen dynamisch erhitzen, möglicherweise bis zu 1.000 Grad Celsius, was eine Kettenreaktion bis zur Explosion auslösen kann.
• Lithium-Ionen-Akkus sind explosiv. Obwohl es selten vorkommt, können Lithium-Batterien/Akkus ohne äußere Hitzeeinwirkung explodieren. Gründe dafür können fehlerhafte Installation (z.B. zu wenig Platz im Gehäuse), defekte Akkus (durch physische Einwirkung), Überhitzung oder zu schnelles bzw. falsches Aufladen sein.
• Giftige Gase können entstehen. Bei einem Brand können die entstehenden Rauchgase beim Einatmen akute Reizungen, Atemnot und starken Husten verursachen oder zu Rauchvergiftungen führen. Auch ein Schutz der Augen ist dringend zu empfehlen.

Generell ist zu beachten: Bei ordnungsgemäßem Umgang stellen lithiumhaltige Batterien und Akkus ein geringes Risiko dar. Dennoch ist offensichtlich, dass sowohl in Privathaushalten als auch in gewerblichen Bereichen angemessene Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen. Gerade beschädigte Lithium-Ionen-Batterien können schnell zur realen Gefahr werden.

Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus richtig lagern, laden und entsorgen

Lithiumhaltige Batterien und Akkus sind mittlerweile in einer breiten Palette von Typen erhältlich. Erstere sind in verschiedenen Formen wie zylindrischen AA-Größen, Blockbatterien oder Knopfzellen verfügbar. Lithium-Ionen-Akkus werden zudem oft in spezifischen Formen hergestellt, die auf das jeweilige Gerät maßgeschneidert sind. Diese sind individuell angepasst. In den meisten Fällen sind Batterien und Akkus mit Lithiumgehalt durch die freiwillige Kennzeichnung "Li" oder "Li-Ion" gekennzeichnet.

Unabhängig von der jeweiligen Typenvielfalt gibt es für die Lagerung, den Ladevorgang und die Entsorgung zweckmäßige Empfehlungen:

Lagerung von Lithium-Batterien und -Akkus

Es ist essenziell zu berücksichtigen, dass bei der Lagerung von Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus jegliche unmittelbare und intensive mechanische sowie thermische Einwirkung vermieden werden sollte. Folgende Punkte sind zu beachten:

• Die Batterien und Akkus (oder die Geräte, in denen sie eingebaut sind) sollten so gelagert werden, dass sie vor Erschütterungen, Schlägen, Druckbelastung, Stürzen usw. geschützt sind.
• Es ist ratsam, Batterien und Akkus nicht in Außenbereichen, feuchten Räumen oder an Orten mit zu erwartenden hohen Temperaturen zu lagern. Beispielsweise sollten Pedelecs oder E-Scooter nicht über längere Zeiträume intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein. Selbst, wenn es zu keiner Entzündung durch Hitze kommt, können hohe Temperaturen die Lebensdauer der Akkus stark beeinträchtigen. Gleiches gilt für Minustemperaturen. Als Orientierung dienen hierbei Temperaturen von -20°C bis +50°C als Belastungsgrenzen.
  Der optimale Temperaturbereich für die Lagerung von Batterien und Akkus liegt zwischen 10°C und 25°C.
• Bei der Aufbewahrung von Akkus ist es wichtig sicherzustellen, dass sie weder komplett entladen noch über lange Zeit ans Stromnetz angeschlossen sind.
• Es ist empfehlenswert, Akkus, die längere Zeit nicht verwendet werden, in Räumen mit Rauchmeldern (bei einer Kapazität von 30 bis 60 Prozent) oder in speziell dafür vorgesehenen feuerfesten Behältern aufzubewahren.

Laden von Lithium-Ionen-Akkus

Beim Aufladen von Lithium-Ionen-Akkus oder während des Ladevorgangs der dazugehörigen Geräte sollten folgende Punkte beachtet werden:

• Verwenden Sie ausschließlich die Ladegeräte und Ladekabel, die speziell für den jeweiligen Akku vorgesehen sind. Die eingebauten Akku-Managementsysteme in Verbindung mit dem entsprechenden Ladegerät schützen vor Überladung, wodurch die Lebensdauer des Akkus maximiert wird.
• Stellen Sie sicher, dass sich keine brennbaren Materialien in der unmittelbaren Nähe des Ladevorgangs befinden.
• Überwachen Sie den Ladevorgang stets oder führen Sie ihn, wenn möglich, in einem Raum mit einem installierten Feuer-/Rauchmelder durch.
• Vermeiden Sie sowohl das vollständige Entladen als auch das vollständige Aufladen des Akkus. Beides hat bei vielen Akku-Typen negative Auswirkungen auf die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit des Akkus. Es empfiehlt sich, den Akku frühzeitig aufzuladen und ihn nur bis zu maximal 90 Prozent seiner Kapazität zu laden.
• Trennen Sie das Ladegerät nach dem Ladevorgang vom Netz und vom Akku. Wenn das Ladegerät weiterhin angeschlossen bleibt, könnte es aufgrund der kontinuierlichen Energie- und Wärmeabgabe Schaden nehmen.
• Entnehmen Sie bei Geräten, die sowohl mit Akku als auch mit Netzteil betrieben werden, den Akku, wenn das Gerät am Netzstrom betrieben wird. Ein dauerhafter Netzbetrieb mit eingesetztem Akku im Gerät kann die Lebensdauer des Akkus verkürzen.

Entsorgung von Lithium-Batterien und -Akkus

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus variiert je nach Typ im Durchschnitt zwischen zwei und fünf Jahren. Sollte es aufgrund von Alterung oder anderen Faktoren zu Schäden kommen, äußern sich diese oft durch folgende Anzeichen:

• Schnelles und häufiges Erhitzen während des Ladevorgangs
• Erwärmung der Batterie oder des Akkus auch im ausgeschalteten Zustand
• Auslaufen der Batterie oder des Akkus
• Beschädigtes oder verformtes Gehäuse, zum Beispiel Schmelzstellen am Kunststoffgehäuse oder Aufblähen
• Anlaufstellen an den Metallteilen der Batterie

Bei der Entsorgung von Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus ist zu beachten, dass diese keinesfalls im Hausabfall entsorgt werden dürfen. Aufgrund der bekannten Gefahren, die mit Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus verbunden sind, besteht die gesetzliche Verpflichtung, diese Batterien und Akkus bei speziell dafür vorgesehenen Sammelstellen abzugeben. Diese Sammelstellen können Wertstoffhöfe und Geschäfte sein, die Lithium-Ionen-Akkus und Batterien verkaufen. Diese sind gemäß des Batteriegesetzes zu einer kostenfreien Rücknahme verpflichtet. Diese Regelung betrifft sämtliche Altbatterien und Alt-Akkus, einschließlich Knopfzellen.

Ausgediente größere Lithium-Ionen-Akkus, wie sie beispielsweise in E-Bikes oder E-Scootern Verwendung finden, gelten als Industriebatterien. Die Vertreiber oder Verkäufer dieser Batterien sind ebenfalls dazu verpflichtet, diese kostenlos zurückzunehmen. Einige ausgewählte, qualifizierte kommunale Sammelstellen akzeptieren nicht nur herkömmliche Geräte-Akkus, sondern auch Industriebatterien. Beachten Sie jedoch, vor der Abgabe zu überprüfen, ob die gewählte Sammelstelle tatsächlich für die Rücknahme dieser Art von Batterien zuständig ist.

Wo immer möglich, sollten Batterien oder Akkus vor der Entsorgung von elektronischen Geräten entfernt werden. Diese Entnahme sollte jedoch mit angemessener Vorsicht erfolgen.

Es ist generell empfehlenswert, um externe Kurzschlüsse und somit Brandgefahr zu verhindern, die Pole der separierten Batterie mit Klebeband zu isolieren.

Ebenso wichtig zu beachten ist, dass deformierte oder ausgelaufene Batterien und Akkus:

• niemals wieder verwendet oder geöffnet werden sollten, da dies zu Selbstentzündung und Explosion führen kann.
• nicht direkt mit der Haut in Berührung kommen sollten, da austretende Giftstoffe Verätzungen und Verbrennungen verursachen können.
• an den Abgabestellen dem dortigen Fachpersonal übergeben werden sollten, um sicherzustellen, dass sie fachgerecht behandelt werden.

Dies ist besonders relevant bei Hochenergie-Akkus oder Industriebatterien mit einem höheren Lithiumgehalt. Speziell angefertigte Boxen sind eine empfehlenswerte Option für die Aufbewahrung, den Transport und die fachgerechte Entsorgung solcher Batterien. Der Markt bietet Behältersysteme, die passgenau von herkömmlichen bis zu Hochenergie-Akkus auf die spezifischen Sicherheits- und Transportanforderungen zugeschnitten sind.

Recycling von Lithium-Ionen-Batterien

Angesichts der vielschichtigen Eigenschaften des Lithiums und seiner Anwendungen stellte das Bundesumweltamt fest: „Lithiumhaltige Batterien und Akkus sind aufgrund ihrer Gefahrenpotenziale, der komplexen Zusammenstellung der enthaltenen Materialien, die oft aufwendig gewonnen werden, sowie der rasant steigenden Verkaufs- und Nutzungsrate und den daraus resultierenden Abfallmengen von großer Bedeutung für Mensch und Umwelt.“

In einer Ära steigenden Bedarfs an Lithium-Batterien und Akkus ist neben den Sicherheitsaspekten auch die Rückgewinnung der wertvollen Materialien, die in diesen Batterien und Akkus enthalten sind, von enormer Bedeutung.

Alte Batterien können wertvolle Metalle wie Nickel, Kobalt, Lithium, Mangan, Kupfer, Eisen, Aluminium und sogar Silber enthalten. Diese können als Sekundärrohstoffe erneut genutzt werden. Dieser Umstand hat im Rahmen von Initiativen wie dem Green Deal und dem Konzept der Kreislaufwirtschaft zusätzlich an Bedeutung gewonnen.

Jüngst wurde die "strategische Bedeutung des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien" (Institut für angewandte Ökologie Freiburg) hervorgehoben. Dies reicht von der Wiederherstellung von Schlüsselmaterialien in hoher Reinheit über den Aufbau einer Wertschöpfungskette für leistungsstärkere Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien bis hin zur Verbesserung der Umweltbilanz. Gleichzeitig setzen kritische Stimmen auf die Entwicklung von Alternativen zu lithiumhaltigen Energieträgern (wie die Festkörperbatterie). Wie das letztendliche "Wettrennen um die Batterie der Zukunft" (Spiegel) ausgeht, bleibt abzuwarten, aber ein umfassendes Recycling, die Beteiligung der Verbraucher und die wachsende Rolle der Abfallwirtschaft werden zweifellos eine Rolle spielen.