„Thermisches Durchgehen“: Feuerwehrleute erklären, warum Brände bei Lithium-Ionen-Batterien so schwer zu löschen sind

In Kalifornien und Nevada kam es in diesem Jahr bereits zu zahlreichen längeren Straßensperrungen aufgrund von verunglückten Lastwagen mit Lithium-Ionen-Batterien.
Warum sind diese Batteriebrände für Feuerwehrleute so schwer zu löschen? Wegen eines Phänomens namens „Thermal Runaway“, auf deutsch „Thermisches Durchgehen“.

In den letzten Monaten haben mehrere schwere Lastwagenunfälle mit Beteiligung von Lithium-Ionen-Batterien USA-weit Schlagzeilen gemacht.
So kippte am 26. Juli ein mit Lithium-Ionen-Batterien beladener Sattelschlepper auf der I-15 an der Grenze zwischen Nevada und Kalifornien um und sorgte für eine lange Sperrung des Highways. Die Batterien brannten nach dem Unfall noch tagelang weiter.

Am 19. August verunglückte ein batteriebetriebener Tesla-Sattelschlepper auf der I-80 in der Nähe von Emigrant Gap im kalifornischen Placer County. Der Lastwagen fing Feuer und stieß gefährliche Dämpfe aus. 
Daraufhin wurde eine Untersuchung des National Transportation Safety Board durchgeführt, das feststellte, dass 50.000 Gallonen Wasser, dass sind knapp 190.000 Liter, nötig waren, um das Feuer zu löschen .

Ein weiterer schwerer Lkw-Unfall mit Lithium-Ionen-Batterien ereignete sich am 17. September in der Nähe von Indian Springs, Nevada, auf dem Highway 95. Einer der beteiligten Lkw transportierte Holz, der andere 31.000 Pfund Lithium-Ionen-Batterien.
Dieser Unfall löste auch einen großen Brand und eine lange Straßensperrung aus.

Die Lkw-Unfälle und die darauf folgenden Brände der Lithium-Ionen-Batterien sind zu einem solchen Problem geworden, dass die Abgeordnete des Staates Nevada, Dina Titus, im September den „Thermal Runaway Reduction Act “ einführte, um die bundesstaatlichen Vorschriften für den Transport von Lithium-Ionen-Batterien zu verschärfen.

Nach dem Vorfall vom 26. Juli erläuterte die Feuerwehr des San Bernardino County eine detaillierte Beschreibung und wieso dieses „thermischen Durchgehen“ so gefährlich ist: Beim thermischen Durchgehen handelt es sich um eine Kettenreaktion innerhalb einer Lithium-Ionen-Batterie, die zu einem katastrophalen Ausfall und in der Folge zu Bränden oder Explosionen führen kann:

• Schwer zu löschen: Bei thermischen Bränden sind enorme Wassermengen erforderlich, um die Batterien abzukühlen und die Kettenreaktion zu stoppen. Herkömmliche Feuerlöscher sind oft wirkungslos.
• Giftige Gase: Brennende Lithium-Ionen-Batterien setzen giftige Gase wie Fluorwasserstoff frei, die beim Einatmen gesundheitsschädlich sein können.
• Rückzündungsrisiko: Auch wenn das Feuer scheinbar gelöscht ist, besteht die Gefahr einer Rückzündung. Die Batteriezellen können stunden- oder sogar tagelang heiß und instabil bleiben.

Hier ist eine schrittweise Aufschlüsselung dessen, was während des thermischen Durchgehens passiert:

1. Erster Auslöser: Ein thermisches Durchgehen kann durch verschiedene Faktoren ausgelöst werden, wie etwa physikalische Schäden (z. B. Durchstechen oder Zerdrücken), Überladung, Herstellungsfehler oder die Einwirkung extremer Hitze.
2. Interne Erwärmung: Sobald die Überhitzung ausgelöst wird, beginnt ein Teil der Batterie zu überhitzen. Dies kann auf einen internen Kurzschluss oder eine chemische Reaktion innerhalb der Batterie zurückzuführen sein.
3. Kettenreaktion: Die vom ersten Auslöser erzeugte Hitze erhöht die Temperatur im Inneren der Batterie. Diese Hitze kann dazu führen, dass andere Teile der Batterie reagieren und noch mehr Hitze erzeugen.
4. Schneller Temperaturanstieg: Wenn die Temperatur steigt, beginnt der Elektrolyt im Inneren der Batterie – eine brennbare Flüssigkeit – zu verdampfen und sich zu zersetzen, wobei Gase entstehen. Dies erhöht den Innendruck und die Temperatur weiter.
5. Gasfreisetzung und Entzündung: Der steigende Druck kann dazu führen, dass das Batteriegehäuse platzt und brennbare Gase freigesetzt werden. Diese Gase können sich dann entzünden und einen Brand oder eine Explosion verursachen.
6. Ausbreitung: Wenn die Batterie Teil eines größeren Batteriepakets ist, können sich Hitze und Flammen auf benachbarte Zellen ausbreiten und auch dort zu einem thermischen Durchgehen führen. Dies kann zu einem großen, intensiven Feuer führen, das schwer unter Kontrolle zu bringen ist.