Trotz Dreamliner-Zwischenfällen Akku-Experte: Lithium-Ionen-Akkus jetzt nicht verteufeln

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Die Zwischenfälle mit Lithium-Ionen-Akkus in der Boeing 787 haben bei Elektronikentwicklern Verunsicherung über den sicheren Einsatz von Lithium-Ionen-Systemen ausgelöst. ELEKTRONIKPRAXIS sprach mit Akku-Experte Sven Bauer vom Batterien-Montage-Zentrum über Ursachen und Folgen der Dreamliner-Probleme.

Nach mehreren Zwischenfällen mit schmorenden Lithium-Ionen-Akkus ist die Boeing 787 Dreamliner weltweit mit Flugverbot belegt worden, Boeing hat die Auslieferung weiterer Machinen bis auf weiteres gestoppt. Eine Untersuchung der Aufsichtsbehörden NTSB in den USA und JTSB in Japan soll die Ursachen der überhitzten Energiespeicher ermitteln.

Flugverbot für Boeing 787 wegen schmorender Akkus

ELEKTRONIKPRAXIS sprach zu diesem Thema mit Sven Bauer, dem Mitbegründer und heutigen Alleininhaber des in Karlstein ansässigen Batterien-Montage-Zentrum (http://www.bmz-gmbh.de/), einem international anerkannten Systemspezialisten für die Entwicklung und Fertigung intelligenter Lithium-Ionen-Akkus. Bauer wurde von der internationalen Prüfungs- und Beratungsgesellschaft Ernst & Young und einer hochkarätig besetzten Jury mit dem renommierten Wirtschaftspreis „Entrepreneur des Jahres 2012“ in der Kategorie Industrie ausgezeichnet. Der Akku-Spezialist warnt davor, wegen der Dreamliner-Zwischenfälle die Lithium-Ionen-Technologie grundsätzlich zu verteufeln.

ELEKTRONIKPRAXIS: Sind Lithium-Ionen-Akkus gefährlicher als andere Energiespeicher?

Sven Bauer:Lithium-Ionen-Akkus sind nicht grundsätzlich gefährlicher als andere Akku-Technologien. Der Anteil des gefährlichen Lithiums im Akku beträgt nur rund 0,1 Prozent. Es gibt allerdings sehr unterschiedliche Anoden- und Kathoden-Materialien, die verwendet werden. Früher waren Lithium-Ionen-Kobalt-Akkus mit Kobalt-Kathoden sehr weit verbreitet und das ist tatsächlich eine gefährliche Technologie. Mittlerweile gibt es aber eine Vielzahl weiterentwickelter Kathoden-Materialien wie etwa Mangan-Nickel oder Nickel-Kobalt-Mangan, die so sicher sind, dass sie zum Teil sogar ohne aktive Schutzbeschaltung verwendet werden können. Und in solche Zellen kann man einen Nagel reinschlagen oder direkt aus der Steckdose 220 Volt und 16 Ampere draufleiten, ohne dass etwas Schlimmes passiert.

Aber in der 787 wurden eben genau diese gefährlichen Kobalt-Kathoden verwendet...

Es ging hier wohl darum, noch das letzte Quäntchen an Kapazität herauszukitzeln. Man muss eben eine Wahl treffen zwischen Sicherheit und High Capacity.

War es schlau, diese Technik ausgerechnet in der Luftfahrt zu verwenden?

Es gibt natürlich schon Methoden der Absicherung. Zum Beispiel durch eine Trennung von Kathode und Anode durch Keramik-Separatoren, die bei einer bestimmten Temperatur schmelzen und den Ionenfluss binden, so dass die Zelle nie mehr als 170 Grad Celsius erreicht, also unterhalb der Brenntemperatur von Lithium von 173 Grad.

Also gab es in der Boeing 787 keinen Thermal Runaway?

Ein Thermal Runaway entsteht, wenn das Lithium über seinen Brennpunkt erhitzt wird. Dann entsteht ein Feuer, das nicht mehr kontrollierbar ist. Das war bei den Zwischenfällen mit der Boeing 787 aber nicht der Fall, sonst wäre von dem Flugzeug wohl nichts übriggeblieben.

Dazu gibt es auch ein Batteriemanagement System (BMS), dass die Zellen auf Parameter wie Temperatur, Zellspannung, Strom und Innenwiderstand überwacht und bei Überschreitung bestimmter Werte redundant abschaltet.

Das BMS in der Boeing 787 ist sogar vierfach ausgelegt...

...aber es war offenbar dennoch nicht hinreichend. Man hätte vielleicht etwa konservativer damit umgehen müssen. Und es war wohl grundsätzlich nicht die beste Entscheidung, Zellen mit Kobalt-Kathoden einzusetzen. Im Automotive-Bereich sind diese Zellen zum Beispiel nicht zu finden.

Ist der Einsatz von Lithium-Ionen im Flugzeug grundsätzlich ein Problem?

Nein. Wir liefern Lithium-Ionen-Systeme etwa für Drohnen oder für Satelliten. Aber es kommt eben stark darauf an, die richtige Technologie für die entsprechende Anwendung auszuwählen.

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