Batteriesicherheit - Prof. Hans Jürgen Seifert

00:00:04:

00:00:26: Hallo und herzlich willkommen zu unserer neuen Folge von Geladen, dem Batterie Podcast.

00:00:30: Hallo Patrick!

00:00:31: Grüß dich Daniel

00:00:32: heute.

00:00:33: zum Thema Batteriesicherheit und ein sehr relevantes Thema ist es natürlich klar jeder von uns hat sehr viele batteriebetriebene Geräte Zuhause Und wir wollen natürlich alle nicht dass das ein potenzielles Sicherheitsrisiko ist.

00:00:46: Gleichfalls ist es natürlich auch so, dass die Batteriesicherheit häufig auch ein Thema ist in der Elektromobilität.

00:00:53: Was von Gegnern so ein bisschen angeführt wird als Einwand gegen E-Autos.

00:00:58: und ja deswegen haben wir uns heute einen Experten vom KIT ins virtuelle Studio geholt.

00:01:04: Und zwar Professor Hans Jürgen Seifert vom K It.

00:01:08: Herzlich Willkommen und Hallo nach Karlsruhe!

00:01:11: Ja hallo aus Karlsrohe, groß nach Ulven

00:01:15: Ja, grüße auch von meiner Seite.

00:01:17: Herr Professor Dr.

00:01:18: Hans-Jung Seifert ich darf Sie kurz vorstellen.

00:01:20: sie sind Institutsleiter am Institut für angewandte Materialien und angewandten Werkstoffphysik des KIT.

00:01:28: Sie haben eine Gastprofessur an der Central South University of Changsha in China inne.

00:01:34: Ich hoffe ich habe das jetzt richtig ausgesprochen.

00:01:37: Vielleicht mal ganz pauschal.

00:01:38: als erste Frage, wie sicher sind denn eigentlich Batterien heutzutage und was sind dabei die größten Sicherheitsrisiken der derzeitigen Lithium-Ionenbatterie?

00:01:48: Dazu kann man sagen dass die Sicherheit von Lithium Ionenbaterien insgesamt ausgezeichnet sogar hervorragend zu bezeichnen ist.

00:01:59: Es ist natürlich so, dass durch die große Anzahl von Batterien, von Lithium-Ionenbatterien, die weltweit produziert werden.

00:02:07: Also das geht ja in die Milliarden für den Konsumerbereich, für die Elektromobilität aber auch für Elektrowerkzeuge und so weiter... Das durch die grosse Anzahl der Batterien die hier auf dem Markt kommen dann doch eben in seltenen Fällen Dinge passieren, die bis zum Brand oder zur Explosion kommen können.

00:02:34: Und das geht dann oft in die Mädchen, ob jetzt in die Printmädchen oder im Fernsehen und dass wird dann kontrovers und zum Teil auch gar nicht mehr so sachlich diskutiert.

00:02:46: also die Statistik sagt sehr sicher.

00:02:50: Auf der anderen Seite, was Nutzsystemverbraucher in jeder Fall der auftritt bei mir persönlich ist natürlich ein Fall zu viel.

00:02:59: deswegen muss die Sicherheit noch weiter verbessert werden.

00:03:04: Können Sie mal ganz kurz bitte auf die Sicherheitsrisiken eingehen von den Batterien also wo sind da sozusagen die Schwachstellen?

00:03:12: Wo kann es dann Problem geben?

00:03:14: Also man müssen auf mehreren Ebenen beantworten.

00:03:19: Offensichtlich ist, dass eben die Batterien das merkt man ja schon beim beim Ladevorgang.

00:03:26: Dass sie zum Beispiel heiß werden können und man kann sich ganz einfach verbrennen.

00:03:32: Das wird aber jetzt nicht nur eine große Glocke gehängt werden dann können die Batterie sich natürlich

00:03:38: öffnen.

00:03:39: wir können den Austritt von Flüssigem Elektrolyt beobachten oder vielleicht sogar schon vom Gas.

00:03:47: also es baut sich Druck im Inneren der Batterie in der Zelle auf und im schlechtesten Fall tritt daneben

00:03:56: Flüssigkeit

00:03:56: oder Gas aus.

00:03:58: Dann das nächste was natürlich dann deutlich ernsthaft ist, dass wir eine Entflammung haben einen Brand oder vielleicht

00:04:07: sogar

00:04:08: eine Explosion.

00:04:09: und das sind so die Fälle die man auf jeden fall betrachten muss und die durch geeignete Maßnahmen verhindert werden müssen.

00:04:22: Oft sagt man ja, dass Batterien besonders gefährdet sind wenn sie schon einen gewissen Alterungsprozess durchlaufen haben.

00:04:28: Vielleicht mal ganz grundsätzlich warum altern denn Batterien?

00:04:31: Und was passiert da bei diesem Prozess elektrochemisch in der Batterie selbst?

00:04:37: Ja also das ist natürlich ein sehr breites Thema.

00:04:40: zunächst einmal muss man

00:04:41: sagen

00:04:43: Die Erfahrung mit gealterten Batterien, die ist naturgemäß noch gar nicht so groß.

00:04:49: Denn die Batterie, die Lithium-Ionen-Batterien sind ja nicht schon dreißig Jahre in großem Maßstab jetzt im Gebrauch.

00:04:58: aber was man

00:04:59: weiß

00:05:00: ist natürlich dass die Alterung bei jeder Batterie das ein ganz normaler Vorgang passiert.

00:05:07: Das heißt also einfach beim regulären Gebrauchen Also Händigebrauch, Laden.

00:05:14: Endladen viele Zyklen dann wird die Batterie altern.

00:05:18: das heißt was heißt es für den Verbraucher?

00:05:22: Die Kapazität wird abnehmen.

00:05:25: ja also das merkt man Ja schon dass man nach einiger Zeit häufiger laden muss Das nach kürzerer Zeit der Akulee sind solche Dinge so äußert sich das und das ist einfach bedingt durch Vorgänge die im inneren der Zelle der Batterie ablaufen.

00:05:43: Und sie muss sich das zunächst einmal so vorstellen, dass ja Lithium-Ionen zwischen der Anode und der Cthode der Batterien und her transportiert werden beim Laden und Entladen und beim Einbau von Lithium-Ionen in das Material,

00:06:01: dann

00:06:02: auch das Material-Ulumenendungen zum Beispiel zagt.

00:06:06: Und da kann es dann passieren wenn das häufig der Fall ist eben bei Häufenladen entladen dass wir sogar Rissbildungen haben und dann zum Beispiel der Grafit auf der Annotenseite mit dem Elektrolyt weiter reagiert.

00:06:26: und an dieser Reaktion ist der Elektrolyt und das Lithium auch der Grafiz selbst beteiligt.

00:06:33: Das bildet dann die sogenannte Electrolite Interface,

00:06:37: d.h.,

00:06:37: also da wird einiges beeinflusst schon dadurch was die Funktionalität angeht.

00:06:43: Dann sind Seitenreaktionen, weitere Seitenreactionen möglich wo noch Gas entstehen Und das merkt man auch manchmal, dass sich mit der Zeit dann die Batterien aufblähen.

00:07:00: Das liegt einfach an der Druckentwicklung durch diese Reaktion.

00:07:04: Das sind so die wesentlichen Dinge, die Alterung weiterhin... Wenn wir von Elektrowerkzeugen reden, können sich vorstellen so eine elektrische Bohrmaschine.

00:07:16: Da ist es ja so.

00:07:17: die wird Vibration zeigen und diese Vibrations sind auch nicht unbedingt gut für die Batterien.

00:07:24: das heißt da kann zu Ablöseprozessen kommen.

00:07:27: also das eigentliche Elektrodematerial kann sich vom Strom Ableite lösen, es könnte sich Risse bilden und damit die Funktionalität eingeht Schränke sein und das sind alles so Dinge, die hier zu Alterungsprozessen gleichzeitig dann beitragen.

00:07:48: Und wenn da noch höhere Temperaturen dazukommen, also wenn wir eben sehr häufig den Akku bei über die Sachen Raumtemperatur vielleicht so ab dreißigvierzig Grad betreiben, dann verstärken sich die Reaktionen und damit auch die Alterungsprozesse.

00:08:07: Also eine Vielzahl von Einflüssen vom externen Einfluss mechanisch thermischer Art die Reakzen in der Zelle dann

00:08:17: ablaufen lassen.

00:08:18: Sie haben jetzt gerade beschrieben, was alles für Einflüsse auf die Batterie wirken externe und grundsätzlich auch was es für Risiken gibt.

00:08:26: Welche Vorkehrungen werden denn getroffen dass sowas nicht passiert?

00:08:30: also von der Forschung?

00:08:31: Und ja den Entwicklern der Batterien

00:08:34: Ja auch dessen breites Feld Man muss das auf mehreren Ebenen betrachten.

00:08:40: Also man kann natürlich Jetzt mal beginnen mit der untersten Ebene.

00:08:44: Das sind die Materialien Die Werkstoffe die eingesetzt werden.

00:08:48: Prinzipiell ist es ja so, dass man eigentlich zunächst einmal mit dem Elektrolyt vor allem reaktive toxische und feuergefährliche Substanzen einsetzt.

00:08:59: Das sind ja organische Flüssigkeiten, Carbonate die also von Grund her erst mal sehr reaktiv sind.

00:09:09: Das ist das eine, also man kann versuchen den flüssigen Elektrolyt so zu modifizieren durch bestimmte Attitive dass die Brennbarkeit des Elektrodyten verringert wird.

00:09:22: Dann verwenden wir ja Anodenmatern und Kathodematern Und auf der Kathodenseite ist es so, dass Oxide verwendet werden.

00:09:32: Da ist es dann sinnvoll Dass man mal genau hinschaut wie die Sicherheits Eigenschaften dieser verschiedenen Oxide sind

00:09:42: und

00:09:43: das ging ja auch in der letzten Zeit häufiger durch die Medien.

00:09:48: Im Moment werden

00:09:48: da

00:09:49: Übergangsmetall, sogenannte Übergangsmetall-Oxide genommen, also basierend auf Nickel und Kobalt und verschiedene anderen Elemente.

00:10:01: Die sind eben von der Sicherheit nicht ganz so gut wie zum Beispiel ein anderes Material, was nur auf Eisen und Lithium-Eisenphosphat ist.

00:10:15: Der eigentliche Name beruht das heißt also die Wahl des Kartonmaterials.

00:10:23: welcher Typ?

00:10:24: da muss man also schon genau hinschauen Auswirkungen für das Sicherheitsverhalten, des Materials im System.

00:10:35: Also im Wechselwirkung mit dem Elektrolyten ist eine wichtige Sache und hier kann man jetzt nicht nur die reine Chemie betrachten sondern Material beschichten.

00:10:48: Man kann es modifizieren mit anderen Elementen, das nennt man Dotieren, das kennt man ja auch aus der Halbleiteindustrie um da die Eigenschaften zu verändern.

00:10:58: oder man kann die Einzelpartikel des Materials in der Zusammensetzung, wenn wir ein Partikel anschauen von der Oberfläche ins Zentrum die Chemie von außen nach innen verändert.

00:11:17: Also vielleicht das etwas gefährlichere, im Anführungszeichen das etwas gefährlichere Material im Zentrum des Materialparticles hat und im äußeren Bereich dann das weniger gefährliche

00:11:31: Material.".

00:11:33: Okay Sie haben vorhin schon gesagt dass Batterien eigentlich für die riesige Anzahl, die im Umlauf ist sehr sicher sind.

00:11:40: Wir hören das auch, haben das glaube ich bisher in fast jeder Podcastfolge von den anderen Experten immer gehört dass Batterien sehr sicher.

00:11:48: Allerdings haben wir auch den Eindruck, dass es da so eine gewisse Diskrepanz gibt zwischen der Expertenmeinung und dieser gefühlten Sicherheit, die vielleicht irgendwie die Nutzer da draußen oder auch in den Medien verbreitet wird.

00:12:02: Wir haben ihn mal drei Medienberichte oder besser gesagt Headlines von Zeitungen und Medien mitgebracht hier aus der Region, die ich einmal ganz kurz vorlesen will, wo's eben um Sicherheitsrisiken geht.

00:12:14: Und zwar ... Vom sechzehnten Elften, zwanzig-zwanzig aus dem SWR.

00:12:19: die Explosion eines E-Bike Akkus hat am Montag in Bad Wildsee eine Wohnung verwüstet.

00:12:24: Dann drei Tage später aus der Stuttgarter Zeitung eine in Brand geratene Batterie hat den Ulm einen großen Schaden angerichtet.

00:12:31: das erste Obergeschoss eines Firmengebäudes brandte am Donnerstag aus der schadenbeträgt ne halbe Million Euro.

00:12:38: Dann vom zwanzigsten vierten, einundzwanzig auch aus dem SWR.

00:12:42: Die Unsicherheit ist nach dem Unfall groß – schließlich nutzen viele Menschen auch in Halb-Bronn Franken ganz selbstverständlich Bohrmaschine, Heckenschere und

00:12:50: Co.,

00:12:51: in Leingarten explodierte den Angaben nach der Akku eines Gartengerätes.

00:12:56: So, das ist natürlich... sind ziemlich heftige Meldungen.

00:12:59: Wir hätten durchaus noch weitere finden können hier auch aus der Region wo ähnliche Dinge passiert sind und dann gemeldet wurden.

00:13:06: Wie passt es denn zusammen?

00:13:07: Können Sie das kurz erklären?

00:13:08: und vor allem auch dieses explodieren?

00:13:11: Das würde uns nochmal besonders interessieren weil bisher haben wir meistens eher darüber gesprochen dass Batterien eher in Brand geraten.

00:13:18: Hier stand jetzt ein zwei Headlines alleine.

00:13:20: Dass sie explodiert sind

00:13:23: ja ich habe es schon angedeutet.

00:13:26: Statistisch gesehen sind Batterien in der Tat sehr sicher, aber die schiere Menge an Batterien, die eben jetzt vertrieben werden und ausgeliefert werden.

00:13:39: Und dann eingesetzt werden in die unterschiedlichsten Gerätschaften, worum sie jetzt in den Beiträgen hier geht, also Elektro-Werkzeuge ... bewirbt natürlich das doch in einzelnen Fällen solche Dinge passieren.

00:13:56: Was jetzt die genauen Ursachen für diese Unfälle sind, kann ich hier nicht beantworten, denn es gibt so viele verschiedene Möglichkeiten, weshalb etwas schiefgehen kann und dann eben vielleicht sogar eine Explosion stattfinden kann.

00:14:17: Also das muss man dann von Fall zu fall genauer untersuchen, aber eine Explosion deutet eigentlich immer darauf hin dass wir irgendeinen Kurzschluss haben und da gibt es dann verschiedene... Möglichkeiten.

00:14:30: Also es kann sein, dass eben bei der Produktion der Batterie die da verwendet wurde das da kleine metallische Teile während des Fertigungsprozesses der Elektrode eingebracht werden, unbeabsichtigt natürlich eingebracht wird und dann kommt es im Inneren der Elektronen zu lokalen Kutschlüssen dass die chemische Energie, die dann in der Batterie da eben vorhanden ist, sich innerhalb von ganz wenigen Millisekunden katastrophal entleht.

00:15:12: Also eine selbst erstärkende chemische Reaktion und eine andere Möglichkeit wäre... Das gibt es auch, dass ein externe Kurzschluss ausgelöst wird.

00:15:23: Dass der Verbraucher vielleicht die Gebrauchsanweisung und das ist natürlich immer so eine Sache.

00:15:29: also man sollte ja die Kunden jetzt nicht irgendwie verantwortlich gleich am Anfang arbeiten.

00:15:35: Es ist auch sehr wichtig, dass der Verbaucher sich strikt an die Gebrachsanweisungen hält und da eben keine Kompromisse eingeht.

00:15:49: Aber Explosionen deutet eigentlich immer auf kurzschlussreaktionen hin und die können vielfältiger Natur sein.

00:15:58: Es kann also jetzt, wenn die Temperatur zu hoch wird, dann kann sich ein thermal runaway, ein thermisches Durchgehen zeigen.

00:16:29: Können Sie das vielleicht nochmal genauer beschreiben?

00:16:31: Was sind denn eigentlich den Dritten und wie weit sind die erforscht.

00:16:35: Also können sie das vielleicht noch mal bildlich beschreiben, was bei den dritten Wachstum Thermal Runaway, also diesem Kurzschluss dann konkret passiert.

00:16:45: Ja das ist folgendermaßen bei verschiedenen Szenarien kann es dazu kommen dass das Lithium nicht in des anoden Material eingebaut wird, also steht ja aus Grafit.

00:17:00: Grafit ist geschichtet und zwischen den Schichten, dem Grafen, Einzelschichten des Grafits wird das Lithium eingebauen.

00:17:08: jetzt kann es aber basieren dass unter bestimmten Umständen wenn zum Beispiel schnell entladen wird oder bei Überladung oder Tiefentladung dass das Lithuum nicht eingebohrt wird sondern sich an der Oberfläche sozusagen in metallischer Form ablagert.

00:17:32: Und wenn das jetzt immer weiter fortgeführt wird, dann kann es dazu kommen dass das Lithium sich hier in so Art Tannenbaumartigen gebilden von der Armnode immer

00:17:48: weiter wächst

00:17:49: bis zur Kartode und Lithium ist ja hervorragend leidfähig.

00:17:54: Und dann kommt es zum katastrophalen Kurzschluss,

00:17:57: also so in

00:17:58: etwas einfacher Form beschrieben ist der Ablauf dieser den dritten Bildung und da gibt es verschiedene Szenarien wie gesagt die dazu leider führen können.

00:18:08: Jetzt hat Daniel gerade drei Meldungen vorgelesen, die nur aus Baden-Württemberg gekommen sind.

00:18:14: Wir hätten das erweitern können.

00:18:17: Nur im August kam es zum Brand von einem Volkswagen ID.

00:18:21: Drei in der Niederlande und zusätzlich ganz frische Meldung.

00:18:25: In Australien hat ein Tesla Big Battery einen Batteriespeicherkraftwerk gebrannt – jedenfalls ein Modul davon!

00:18:33: Sind das statistische Phänomene?

00:18:35: Sie haben gerade gesagt, je mehr Batterien jetzt im Umlauf sind, desto eher hat man mit Batteriebränden auch zu rechnen.

00:18:42: Also nochmal ganz konkret wird werden Batterie-Brende in Zukunft noch vermehrt auftreten oder sind das wirklich ganz, ganz vereinzelte Randphänomäne?

00:18:54: Ja wie gesagt gemessen an der Vielzahl der Batterien die ausgeliefert und verwendet Phänomene, aber die halt zum Teil zu katastrophalen Folgen führen.

00:19:09: Also wenn jetzt stationäre Speichersysteme anfangen zu brennen dann sind das ja großbrennend auch sehr schnell.

00:19:17: ich würde den Brand eines einzelnen Elektroautos noch nicht als Großbrand unbedingt bezeichnet, aber bei stationären Speichersystemen die jetzt für die Netzstabilisierung beispielsweise verwenden werden.

00:19:30: Da wird es natürlich dann sehr heikeln.

00:19:32: das heißt also da muss noch viel getan werden.

00:19:35: und sehr wichtig ist eben dass die Qualitätssicherung bei der Fertigung der Batterien perfekt läuft.

00:19:43: Also auch die Abnehmer, die Kunden Die Batterien dann in ihre Geräte einbauen, die müssen eben dann die Zulieferer auch kontrollieren durch Qualitätssicherung, Six Sigma Prozesse und solche Dinge.

00:20:01: Und anschließend müssen Tests stattfinden.

00:20:05: Also trotzdem gilt nach wie vor es gibt keine Hinweise dafür dass mit Elektroautos zum Beispiel mehr passiert als mit Autos mit Verbrennermotor.

00:20:16: Also der Gesamtverbande deutschen Versicherungswirtschaft zum Beispiel gibt Statements ab, wo gesagt wird ganz klar es gibt keinerlei Hinweise darauf dass mehr Elektroautos also im Vergleich insgesamt gibt's natürlich weniger statistisch mehr Elektrautos brennen als Autos von Verbrennermotoren sind ja auch immerhin fünfzehntausend in Deutschland alleine.

00:20:42: Nur da ist es dann nicht so, dass jedes Mal nach jedem Brand eine Rückrufaktion

00:20:49: stattfindet.

00:20:50: Können Sie kurz mal einfach Zahlen nennen?

00:20:53: Also wie viele E-Autos brennt denn in Deutschland so pro Jahr oder überhaupt?

00:20:59: Der Durchschnitt im Moment ist ein Auto pro Zehntausend Fahrzeuge!

00:21:06: Das ist also weniger, ich kann es jetzt in absolut sagen im Deutschland jetzt nicht sagen.

00:21:13: Aber so etwa das ist die Größenordnung und das ist sogar weniger von Fällen als bei den Autos mit Verkrennenturen.

00:21:23: Allerdings wie gesagt... Die Fälle, also jetzt auch bei GM dieser Jeff Rolly-Bolt der muss ja jetzt rückgerufen werden in den USA.

00:21:33: Das ist natürlich auch für den Anbieter und für die Autohersteller eine Katastrophe.

00:21:39: Also diese Rückrufaktionen bei GM wird jetzt ich glaube ich habe achthundert Millionen Euro kosten.

00:21:49: Also das sind natürlich katastrophale Fälle.

00:21:54: Brand eines Autos mit Verbrennermotoren eine Rückrufaktion starten würden.

00:21:59: Das ist ja nicht der Fall, da hätten wir gewiesen Problemen.

00:22:02: Ja das sind halt die Unterschiede.

00:22:05: Also es scheint tatsächlich so ein bisschen durch den Medienberichterstattung und dadurch dass Elektromobilität tatsächlich recht neu ist dem geschuldet, dass man dieses Bild vor Augen hat, dass E-Autos viel öfter brennen als Verbrenner.

00:22:18: Wie Wenn ein E-Auto brennt, wie werden dann denn die Batterien gelöscht?

00:22:23: oder was muss die Feuerwehr da anderes machen als bei Verbrennern?

00:22:27: Ja also auch hier gibt es ja gerade letzte Woche in der IDE Berichte.

00:22:36: Da gibt es von der Feuerwehr Seite her eigentlich die Auffassung dass ein Elektroauto wenn das brennend zu löschen ist aber komplizierte und schwierige zu löschen.

00:22:52: Also ein Verbrennerauto, wenn so ein Diesel brennt das ist also in kurzer Zeit eigentlich noch vor Ort gut zu löchen.

00:23:02: bei den Elektroautos ist es so dass auch bei den Feuerwehren mittlerweile bekannt ist, dass die eigentlich wenn mal der Thermal Runaway läuft nicht zu löschen ist, sondern das Löschwasser wird verwendet um zunächst einmal zu kühlen.

00:23:22: Das dauert sehr lange und kann mehrere Stunden dauern.

00:23:27: Das ist also mal der erste Punkt.

00:23:30: Der zweite Punkt ist, wenn dann die Batterie scheinbar nicht mehr brennt, dann heißt es aber nicht dass keine Gefahr mehr besteht sondern das hat man auch in den verschiedenen Berichten im Mädchen gesehen.

00:23:44: Dann ist eigentlich Vorschrift, dass man die Fahrzeuge in spezielle Container verlegt und diese Container mit Wasser befüllt Einfach um weiter die Batterie mit Wasser zu kühlen, das können irgendwie zwei drei Tage sein.

00:24:02: Da gibt es auch verschiedene Vorschriften und dann

00:24:07: wenn das

00:24:08: abgelaufen ist kann es auch noch sein dass das Auto nicht etwa gleich der Entsorgung zugeführt wird sondern dass es erst mal ein paar Tage mindestens in Quarantäne kommt also isoliert irgendwo auf einem Platz stehen muss, wo es keine anderen Autos und einem Risiko eines weiteren Brandes aussetzt.

00:24:30: Weil die Batterie selbst wenn sie scheinbar gelöscht ist kann man immer wieder brennen.

00:24:35: Jetzt stelle ich mir vor, die Feuerwehr löscht so ein E-Fahrzeug.

00:24:39: Wie staut es eigentlich damit aus?

00:24:41: Wenn Wasser in Kontakt mit einer mechanisch beschädigten Batterie kommt, treten da Substanzen auf, die dann irgendwie ins Grundwasser fließen.

00:24:49: muss man sich darüber Gedanken machen?

00:24:51: und die zweite Frage geht in Richtung dieses Containers diese gerade beschrieben haben.

00:24:56: das ist doch bestimmt noch etwas relativ neues für die Feuerwehre oder also ich denke an meine Heimatgemeinde.

00:25:01: Ich glaube nicht dass die so einen Wasserkontainer einfach griffbereit haben.

00:25:06: Wissen Sie da, wie viele... Container mittlerweile bei Feuerwehren gerade Autobahnen, Nähe oder so einfach vorhanden sind.

00:25:13: Ich kann

00:25:14: ihnen keine Zahlen nennen.

00:25:15: ich weiß nur dass immer mehr Feuerwehre solche Container anschaffen müssen.

00:25:21: also mit zunehmender Zahl der Elektroautos führt da gar kein Weg dran vorbei.

00:25:27: es ist natürlich so das ist ein Kostenfaktor und wir wissen die Größe der Autos nimmt immer weiter zu.

00:25:36: Man muss auch die größten SUVs sozusagen

00:25:39: dann

00:25:40: komplett versenken in diesen Wassercontainern, also da muss sehr viel nachgerüstet werden.

00:25:48: Zahlen wie viele Container jetzt die Feuerwehren hier schon angeschafft haben bundesweit das kann ich ihm leider nicht sagen.

00:25:57: aber der Punkt ist dass hatten sie eingangs gefragt diese Reaktion des das Kühlwasser, das Löschwassers mit einer Batterie die vielleicht geöffnet ist.

00:26:11: Das ist natürlich ein riesen Thema denn wenn jetzt der Elektrolyt mit Wasser in Kontakt kommt dann ist es so dass im Elektroryth darüber haben wir noch gar nicht geredet ein Leitzahlsverhandnis das ist ein Lithiumhexafluorophosphat.

00:26:30: also Wie gesagt, ich würde es nicht zu kompliziert machen.

00:26:34: Aber kurzum kann durch die Reaktion mit dem Wasser HF, also Flur-Wasserstoff entstehen und Phosphor-Säure.

00:26:44: Und das beides sind also Substanzen, die natürlich toxisch sind, die gefährlich sind.

00:26:52: Also HF mit Wasserflusssäure Bildung ist sehr gefährlich.

00:26:58: Deswegen Ist ein weiteres Thema.

00:27:01: Das Lösch und das Kühlwasser, das während dem Brand eingesetzt wird läuft ja dann ins Grundwasser.

00:27:09: unter Umständen?

00:27:10: Ist das ein Thema?

00:27:12: Dann das Wasser, das in den Containern verwendet wird.

00:27:16: ist das Unterumstände kontaminiert?

00:27:19: und da gibt es jetzt wohl widersprüchliche Berichte.

00:27:23: Einige Berichte sagen, dass Wasser macht überhaupt kein Problem.

00:27:27: Also das kommt nicht über diese maximalen Konzentrationen die bedenklich werden hinaus.

00:27:33: andere Berichte was die Kontamination angeht die sagen man siebzig bis hundertmal mehr Schadstoffkontamination in diesem Wasser als erlaubt ist ja also da sind.

00:27:46: das ist auf jeden Fall ein großes großes Thema.

00:27:50: Und die Frage ist auch, wer entsorgt es?

00:27:53: Wer entsorgt das Wasser?

00:27:54: Wer hat die Qualifikation dazu?

00:27:56: und so weiter und sofort?

00:27:57: Und wer entsorgt die hoffentlich dann komplett gelöchte Batterie?

00:28:02: Das sind alles Fragen, die ja in Zukunft noch viel intensiver bearbeitet werden müssen.

00:28:10: Herr Professor Seifert, was sagen Sie denn den Menschen die doch ein Stück weit Angst haben zum Beispiel bei einem Brand eines E-Autos als Ersthelfer überhaupt noch irgendwie aktiv zu werden?

00:28:24: Die haben dann Angst vor Stromschlägen.

00:28:27: Wenn sie die Karosserie des Autos berühren gerade wenn da vielleicht Löschwasser drauf ist oder es tatsächlich so'n anfangender Batteriebrand irgendwie abzusehen Brand eines E-Autos für Ersthelfer gefährlicher als beim Brand eines Verbrenners?

00:28:44: Also das würde ich so nicht unterstreichen.

00:28:49: Dazu gibt es auch Untersuchungen, weil bei einem Brand von allen Fahrzeugen eigentlich schon sehr schädliche Gase, Rauchgase und Staub frei wird.

00:29:05: Also man sollte als Ersthelfer auf jeden Fall achten auf die eigene Sicherheit und dazu gehört es eben dass man vermeidet auch wenn man Hilfe

00:29:18: leisten

00:29:19: möchte das man hier solche Gase und Rauchgasen einatmet.

00:29:25: Das ist sehr wichtig.

00:29:28: Was das Feuer angeht, ist es ja auf dem Kundig.

00:29:30: Also wenn's stark brennt Tja und Es ist noch eine Person im Fahrzeug Innenraum Tja.

00:29:42: also da ich meine der ist eigentlich gleichgültig ob Ich jetzt ein Elektroauto oder ein Auto mit Fettbrennermoto von mir habe Das muss man einfach aus der Situation heraus entscheiden Ob ich jetzt tatsächlich vielleicht als Laie der jetzt zufällig zum Unfallort kommt, hier bergen kann.

00:30:02: Die andere Frage was das Hochwaldverhalten angeht, das wäre ja jetzt der deutliche Unterschied zu den Autos mit Verbrennermotor.

00:30:13: da kann man eigentlich Entwarnung geben.

00:30:14: Da gibt es sehr viele Untersuchungen.

00:30:16: auch die Feuerwehren haben dazu Statements abgegeben.

00:30:20: Es ist einfach so dass diese Elektrofahrzeuge mit einer sogenannten Eigensicherheit ausgelegt sind.

00:30:29: Das heißt im Falle eines Crashs ist es so, dass innerhalb von Millisekunden diese Batteriemanagement-Systeme dazu führen das die Hochvolt Komponenten abgeschaltet und runtergefahren werden und abgeklemmt werden also dass sie auch nicht mehr interagieren.

00:30:48: und deswegen da gibt zur Gelbe Kabel, diese gelbe Kabel also wenn man ganz sicher sein will.

00:30:56: Diese geltmarkierten Kabel.

00:30:58: die sollte man vielleicht nicht anfassen aber insgesamt gibt es bei der Bergung durch Hochvolt zumindest ist das das Statement von ADAC und von den Feuerwehren und vielen anderen Organisationen.

00:31:13: da gibt's keine Bedenken.

00:31:16: Jetzt ist es so, es werden ja sehr aufwendige Sicherheitstests vorher von den Firmen gemacht mit den Batterien.

00:31:23: Allerdings korrigieren sie mich aber die Batterien durchlaufen dann verschiedene Zyklen in einem Schrank im Prinzip oder irgendwo angeschlossen Aber sind nicht wirklich in der Anwendung drin.

00:31:37: Wie ist das denn?

00:31:38: Jetzt mal ein bisschen provokant gefragt.

00:31:39: Wie können wir sicher sein, dass die Batterien, die wir da nutzen nicht zehn Jahre danach in Flammen aufgehen?

00:31:46: Einfach so!

00:31:48: Ja das ist eine

00:31:50: gute Frage.

00:31:51: Also auch hier würde ich sagen insgesamt

00:31:54: wird die

00:31:54: Gefahr gering sein.

00:31:57: nur

00:31:58: wir haben vorhin

00:31:58: über die Alterung gesprochen.

00:32:00: nach zehn Jahren ist die Batterie natürlich gealtet und es hat auch Auswirkungen.

00:32:07: Da machen wir aber auch sehr viele Forschungsuntersuchungen im Moment dazu.

00:32:12: Das hat natürlich Auswirkungen auf das Sicherheitsverhalten, aber wir können ja nicht zehn Jahre warten mit der Alterung und dann erst die Untersuchungen machen.

00:32:25: Deswegen versucht man Szenarien zu entwickeln, wo die Alterung der Batterien, also der individuellen Zellen der Batterie, der Batteripex und so weiter.

00:32:35: Dass die gewissermaßen im Zeitraffe vor sich geht.

00:32:41: Man versucht auch immer mehr zu simulieren, ja?

00:32:44: Also dass man Modelle einsetzt und dort versucht bestimmte Parameter, die sich eben mit der Alterung ändern im rechnerischen Modell zu verändern, um auf dieser Grundlage

00:33:00: Vorhersagen

00:33:01: zu machen.

00:33:03: Hier müssen wir noch einiges an Forschungsarbeit leisten und wir hier am KIT, auch meine Zitut sind da in mehreren Projekten aktiv, wo genau diese Fragen von der Forschungseite untersucht werden.

00:33:19: Wollen Sie das kurz noch mal beschreiben?

00:33:20: Wie werden eigentlich Batterien auf Sicherheit aus Sicht der Forschung geprüft.

00:33:25: Also gibt es da bestimmte Tests, wenn man Batterien mit Absicht aufbricht oder mal guckt wie eine Batterie eigentlich brennt unter gewissen Umständen.

00:33:35: Wie testet man Batterinen auf Herz und Nieren?

00:33:39: Okay auch hier also zwei Ebenen.

00:33:42: Das eine sind die Tests die verwendet wären für Batterien, die in den kommerziellen Vertrieb gehen sollen.

00:33:52: Das heißt also bevor ein Hersteller seine Batterie weltweit womöglich verkaufen darf werden Tests streng vorgeschriebenen Tests durchgeführt.

00:34:06: das ist die eine Ebene.

00:34:08: Die andere Ebene die wir hier zum Beispiel an meinem Institut betreiben es ist die Ebene dass wir genau schauen Was passiert eigentlich bei einem Versagen der Batterie oder was basiert bei bestimmten Betriebszuständen?

00:34:27: Wie entwickelt sich denn eigentlich das thermische Durchgehen Schritt für Schritt?

00:34:33: wie entwickelt sich die Temperatur, wie entwickelt auch das elektrische Verhalten.

00:34:41: Das sind also zwei unterschiedliche Ebenen.

00:34:43: Die erste Ebene Also Zulassung das ist meistens nur Tests, die sagen okay.

00:34:50: Die schlagen Nagel durch die Zelle oder durch die Batterie oder das ganze Batteriepack.

00:34:57: und die Zellen fängt kein Feuer es tritt keinen flüssige Elektrolyt aus.

00:35:01: Die Zelle explodiert nicht.

00:35:04: Das sind sogenannte Hazard Levels bestanden oder nicht bestanden.

00:35:08: Während wir bei der Forschungsseite eben dann auch Zahlen, Daten und Fakten liefern.

00:35:15: Also wir sind daran interessiert wie viel Energie, wie viel Wärme wird denn wirklich frei?

00:35:21: Was sind denn die wirklichen Temperaturen, die beim Versagen bei der Enflammung oder bei der Explosion tatsächlich erreicht werden?

00:35:32: Was ist die Wärmabilanzen?

00:35:35: Das heißt also hier müssen wir unterscheiden was es für den kommerziellen Vertrieb am Test ist interessant.

00:35:44: Und was ist für die Grundlagenforschung eigentlich hier notwendig?

00:35:49: Ist es bei Ihnen am KIT dann auch so, dass Sie Batterien bekommen, die kaputt gegangen sind in der Anwendung und wo sie sozusagen eine Postmortem-Analyse machen?

00:36:00: oder ist das gar nicht der Fall?

00:36:02: Behält das im Prinzip die Wirtschaftsindustrie eher für sich?

00:36:06: Ja also wir arbeiten intensiv mit Automobilherstellern, Zulieferenden aber auch mit Herstellen von Batterien zusammen und die liefern uns tatsächlich entweder ganz.

00:36:20: neue frische Batterien oder gebrauchte, gealterte oder beschädigte.

00:36:26: Wobei das ist immer ein bisschen kompliziert die Beschädigten denn da braucht man eben sehr strenge Vorschriften dass da im Umgang mit den beschädigten vorgeschädigten Batterien nichts passiert und wir untersuchen die Batterien dann in sogenannten Kalorimete.

00:36:46: also Das sind Geräte, die dazu geeignet und designt sind um Wärmeentwicklungen zu bestimmen.

00:36:55: Also Juul- und Wärmeraten-, Temperaturratenbestimmungen.

00:37:02: Auf der anderen Seite öffnen wir auch in so genannten Klaffboxen oder Schutzgaszellen und untersuchen dann die Einzelkomponenten Beispielsweise mit Raster-Elektronen-Mikroskopie, mit Röntgenographie um einfach die Materialänderungen.

00:37:24: Ich habe vorhin von Rispingelungen, chemischen Reaktionen zwischen aktivem Material und Elektrolyt und so weiter gesprochen, um solche Materialreaktionen dann quantitativ zu

00:37:38: bestimmen.".

00:37:40: Ein weiteres Batteriematerial wird im Bereich E-Autos immer beliebter, das Lithium Eisenphosphat.

00:37:48: Das gilt ja als doch sehr, sehr sicher.

00:37:50: Der Hersteller BYD hat dort jüngst Videos veröffentlicht wo tatsächlich ein Nagel in diese Zelle reingeschlagen wird und es passiert mit einem bisschen Temperaturanstieg generell gar nicht so viel.

00:38:05: Wie sehen Sie das?

00:38:05: Ist das ein sehr sicheres Batteriematerial was ich aufgrund dieser Eigenschaften dann durchsetzt?

00:38:11: auf Dauer im Bereich der Electric Vehicles?

00:38:15: Ja wir haben hier am Institut Umfangreich auch selbst zählen Batterien, auch Packs die auf dieser LFP Chemie beruhen getestet und es ist eigentlich schon seit sehr vielen Jahren bekannt dass Batterien die auf LFP als Kartonmaterial basieren viel sicherer sind als jetzt Materialen die mit NMC hier konstruiert werden oder vielleicht sogar mit Spinellen.

00:38:47: Okay, dann kommen wir noch mal zu einer anderen Batterieart sozusagen.

00:38:52: Und zwar haben wir Ihnen eine Frage von Professor Janek mitgebracht.

00:38:55: Er würde gerne von Ihnen wissen ob Sie Erfahrungen mit Sicherheitstest bei Festkörperbatterien haben und was so die größte Festkörperbatterie war, die sie hier auf Sicherheit getestet haben?

00:39:06: Falls es der Fall war...

00:39:08: Ja also wir haben auch etwas Erfahrung Kommerzieller Seite, also von der Industrie-Seite die Lieferung bekommen haben.

00:39:21: Wobei da gibt es auch verschiedenste Arten vom Feststoffpatrin mit polymeren Feststoffen, mit keramischen Feststoffe und Glaskeramische Feststoffes usw.

00:39:32: In dem Fall haben wir eine Elfampärstundenzelle mal getestet nur als Beispiel und haben die jetzt in einem Kalorimete so getestet, dass wir die Temperatur für diese Zelle immer weiter erhöht haben.

00:39:52: Und jetzt ist es so, diese Feststoffbatterien sind mit metallischem Lithium konstruiert.

00:40:02: Das ist also das Besondere.

00:40:04: damit wird die Energiedichte die Kapazität stark erhöht.

00:40:10: Aber wenn jetzt die Temperatur, und das war dann der Fall im Kilometer bei hundred-achtzig Grad Celsius, der Schmelztemperatur von Lithium angekommen ist.

00:40:20: Dann ist diese Batterie katastrophal explodiert den flüssiges Lithium in Kontakt mit dem Elektrolyt und Lithiumblading.

00:40:33: also das war eine katastrophe Geschichte.

00:40:38: Das ist ja eine Sache.

00:40:39: Das andere

00:40:40: bei Verwendung von keramischem oder glaskeramisch fest Elektrolyt für die Feststoffbatterien, also überhaupt keine Flüssigkeit, ist es aber so dass unter Umständen im Elektro-Lüt Risse durch die Alterung beispielsweise Risse auftauchen können und dafür gibt's auch mittlerweile Untersuchungen Wir haben vorhin über Lithium-Blading gesprochen, dass dann entlang dieser Risse oder vielleicht eine Porosität sich hier metallische Lithium im fest elektrolyt Fort bewegen kann und reinwachsen kann.

00:41:26: Und dann eben jetzt zwar keine der Dritten aber metallische Lydium ja Lithium so Art wie so ein Spinnengewebe durch den durch den feste Elektrolyt bilden kann und dann auch einen Kurzschluss auftreten kann.

00:41:41: Also, man kann sagen insgesamt sind diese Feststoff-Batterien viel sicherer als die wo flüssige Elektroryte eingesetzt wird.

00:41:53: aber auch hier gibt es durchaus sicherheitsrelevante Aspekte die beachtet werden müssen.

00:41:58: Ja, vielen Dank für dieses tolle Schlusswort.

00:42:01: Das war es schon mit unserer Folge dieses Mal.

00:42:04: Vielen Dank für Ihre Zeit Herr Professor Seifert!

00:42:07: Ich habe noch eine Frage an Sie und zwar dürfen sie unserem nächsten Gast in der nächsten Episode wiederum eine Frage stellen?

00:42:14: das wird sein Herr Dr.

00:42:15: Matthias Buchert vom Öko-Institut und wir werden uns mit ihm unterhalten zum Thema Batterie Recycling.

00:42:23: vielleicht haben Sie spontan eine Frage die Ihnen auf den Nägeln brennt?

00:42:28: stellen wollen?

00:42:30: Ja, genau.

00:42:31: Also wir haben die ganze Zeit über Sicherheit gesprochen und es ist ja so dass die Batterien dann wenn sie jetzt gebraucht sind vielleicht nach dem Second Life oder auch noch im First Life, die sollen erzeugt werden, resided werden, dann wären die natürlich transportiert zu dem Recyclinghof oder zum Betrieb der das macht, dann werden diese Batterien gelagert und geöffnet, das ist ja alles notwendig wahrscheinlich.

00:43:02: Und gibt es da Konzepte wie man in den Fällen auch die Sicherheit eigentlich gewährleisten kann?

00:43:12: Denn es gab ja diese Studie des Zentrums für Sonderregien Wasserstoffforschung ZSW über die Bewertung der Sicherheit von Lithium-Ionenbatterien über den gesamten Lebenszyklus.

00:43:27: Ein Punkt oder ein Fall mit erhöhtem Risikopotenzial, das gerade beschädigte Batterien oder vorgealterte Batterie, vielleicht auch also vorgeschädigter Batterie bilden.

00:43:49: Ja, sehr interessante Frage.

00:43:50: Es gibt tatsächlich da interessante Videos von Überwachungskameras in Recyclinghöfen wo dann tatsächlich alte Batterien nochmal durchgehen.

00:43:58: Insofern wählen wir diese Frage gerne an Herrn Buchert.

00:44:01: weiterreichen!

00:44:02: Ich hätte ganz zum Schluss nochmal eine Bitte.

00:44:04: Könnten Sie vielleicht unseren Hörerinnen und Hörern Tipps geben, wie man Batterien eigentlich am besten lagert oder nutzt um möglichst diese Risiken die wir jetzt hier in der letzten Zeit in den letzten Stunden besprochen haben um diesen Risiken aus dem Weg zu gehen weitestgehend?

00:44:19: Ja also ich würde als erstes mal empfehlen und das wird häufig nicht gemacht.

00:44:25: Das geht mir ja auch oft so die Gebrauchsanweisung der Hersteller genau lesen Und da steht dann im Allgemeinen drin, dass man zum Beispiel nur Ladegeräte benutzen sollte.

00:44:40: Die auch tatsächlich vom Hersteller für mein Elektrogerät vorgesehen sind.

00:44:47: Das ist also das erste.

00:44:48: Dann sollte man vielleicht extreme Temperaturen... Also mein E-Bike sollte ich nicht unbedingt mit dem Akku in die pralle Sonne stellen.

00:44:59: Das sind solche Dinge, dann die Lagerung sollte bei einer Temperatur von zwanzig bis dreißig Grad Celsius stattfinden.

00:45:09: also auch im Winter sollte man vielleicht den Akku seines e-Bikes dann in den Keller nehmen und dort

00:45:19: einfach auf eine

00:45:20: konstante Temperatur um die zwanzig Gradis ideal achten.

00:45:25: Ja, wenn man solche relativ einfachen Dinge beachtet dann hat man schon sehr viel getan.

00:45:32: außerdem wäre jetzt noch zu betonen dass der Verbraucher seine Batterie sein Akku öfter auch mal anschauen sollte also wenn sie ein bisschen aufgebläht sind Wenn die Verfärbungen zeigen Ungewohnte Geruchsbelästigung auftaucht.

00:45:55: Also da würde ich empfehlen, sollte man auf jeden Fall dem Akku zu einem Qualifizierten ins Sorge bringen und nie selbst an den Akkus manipulieren weil das ist auch eine Ursache für viele Unfälle gewesen also ein hohes Risikopotenzial.

00:46:15: wenn man versucht jetzt vielleicht, wie wir das früher gemacht haben.

00:46:20: Wir legen die Batterie auf die Heizung und dann soll es länger halten und so solche Dinge auf jeden Fall

00:46:26: unterlassen.".

00:46:27: Ja vielen vielen lieben Dank für diese Einschätzung Herr Professor Seifert!

00:46:30: Wenn Sie jetzt noch Fragen haben liebe Zuhörerinnen und Zuhöre, dann melden sie uns doch Diese bitte zu, und zwar an die E-Mailadressen patrick.rosen at kit.edu oder Daniel.meslingatkit.edu Oder senden Sie uns eine Nachricht per Twitter – und zwar et Helmholtz Ulm oder Polis Exzellenzklaster.

00:46:53: Das war's für diese Episode!

00:46:55: Vielen Dank für Ihre Zeit Herr Professor Seifert.

00:46:57: Alles Gute!

00:46:58: Sehr gerne

00:46:59: vielen Dank!

00:47:00: Vielen dank auch von mir Tschüss!

00:47:07: Geladen!

00:47:08: Der Batterie-Podcast mit Daniel

00:47:10: Messling und Patrick Rosen.

00:47:21: Dieser Podcast

00:47:22: wurde produziert vom

00:47:23: Center for Electrochemical

00:47:25: Energy Storage,

00:47:26: Ulm & Carswure.

00:47:27: Kurz Celeste – eine Forschungsplattform des Carswurer Instituts für Technologie der Universität Ulm und des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden Württemberg.