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Behälter zum Transport von beschädigten Lithium-Ionen-Batterien

Der Beitrag gibt einen Einblick in das zugrundeliegende Forschungsprojekt des Karlsruher Instituts für Technologie, Forschungsstelle für Brandschutztechnik und der LogBATT GmbH zur Entwicklung des in den Batterie-Transportboxen integrierten modularen Filtersystems. Lithium-Ionen-Batterien stellen eine große Menge elektrischer Energie bereit. Bei einem "Thermal Runaway" zersetzt sich das in der Zelle enthaltene Material und es entsteht Gas. Dadurch entwickelt sich ein Überdruck in der Zelle, bis diese schließlich aufplatzt und das entstandene Gas nach außen abbläst. Dieses Gas ist hochentzündlich. Generell können die Sicherheitsbehälter die sehr großen Gasmengen, die im Fall eines thermal runaway freigesetzt werden, nicht komplett aufnehmen und müssen daher „abblasen“. Beispielsweise können aus einer handelsüblichen 18650-Rundzelle ca. 44 l Rauchgas austreten. Diese emittierten Gase sind sowohl giftig als auch in der Regel brennbar, weswegen sie vor Verlassen der Transportbox gefiltert werden sollten und der Gasauslass der Sicherheitsbehälter zusätzlich eine flammensperrende Wirkung haben sollte. Während des Forschungsprojektes wurden grundlegende Untersuchungen zu Filterwirkungen, Materialtests und Rauchgasanalysen durchgeführt und an einem fortgeschrittenen Filtersystem als integralem Bestandteil einer Transportbox geforscht und getestet. Um grundlegende Erkenntnisse über die Zusammensetzung der austretenden Rauchgase, Filtermöglichkeiten, geeignete Materialien etc. zu gewinnen, wurden in den SafetyBATTboxen Batteriebrände ausgelöst und währenddessen verschiedenen Messungen durchgeführt. Zunächst wurden Analysen an bei einem Lithium-Ionen-Batteriebrand ungefiltert austretendem Rauchgas durchgeführt und anschließend verschiedene Typen SafetyBATTboxen mit unterschiedlichen Filtersystemen aufgebaut und daran Vergleichsmessungen des austretenden Rauchgases durchgeführt. Beispielsweise wurden im Lauf des Forschungsprojektes verschiedene Filtersysteme in sog. SafetyBATTboxen Typ M getestet. Für die Brandtests wurde jeweils ein Lithium-Ionen-Zellmodul -12 kg, 2,14 kWh, prismatische Zellen, NMC-Zellchemie mittels Überhitzens zum thermal runaway gebracht. Das neue Filtersystem weist im Vergleich mit den Messungen komplett ohne Filtersystem deutlich höhere Filterwirkungen auf. Das heißt, dass das neu entwickelte Filtersystem, zusätzlich zur Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an Schadstoffgrenzen, eine zusätzliche Minderung verschiedenster Schadstoffe im austretenden Rauchgas erreicht.