Umgang mit lithiumhaltigen Batterien und Akkus Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus: Eigenschaften, Handhabung, Lagerung und Entsorgung

Lithiumhaltige Energieträger sind allgegenwärtig

Sie finden sich in Smartphone und Handy, in Laptop und Tablet, in Haushalts-, Handwerks- und Gartengeräten (Staubsauer, Bohrmaschine, Rasenmäher), in Fernsteuerungen und Spielzeugen: Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus sind in unserem unmittelbaren Alltagsleben allgegenwärtig. Darüber hinaus fungieren sie in der zunehmenden Elektromobilität als Hauptenergiequelle. E-Autos, E-Bikes, E-Scooter oder Pedelecs – sie alle fahren meistteilig mit Lithium-Ionen-Akkus.

Kurzum: Überall dort, wo kabellose Energie gefragt ist, kommen inzwischen entsprechende Lithium-Produkte zum Einsatz. Das hat gute Gründe. Lithiumhaltige Batterien und Akkus verfügen über eine hohe Energiedichte, haben in der Regel keinen Memory-Effekt und punkten gegenüber anderen Batterien mit einer nur minimalen Selbstentladungsfrequenz (normale Raumtemperaturen vorausgesetzt).

Die Vorteile liegen also auf der Hand. Gleichwohl gibt es gerade beim Umgang mit Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus, bei der Lagerung und Entsorgung defekter oder alter Produkte, dringend bestimmte Parameter zu beachten. Diese betreffen maßgeblich sicherheitstechnische Aspekte, welche sich ihrerseits aus den stofflichen Eigenschaften des Lithiums ergeben.

Eigenschaften von Lithium

Lithium ist ein silberweißes Alkalimetall bzw. Leichtmetall und hochreaktiv – in einem Maße, bei dem allein schon eine kurze Berührung von Lithium mit der Haut (konkret mit der Hautfeuchtigkeit) zu Verbrennungen und Verätzungen führen kann. Zudem sind Lithiumverbindungen, die in wässriger Lösungen Lithiumionen bilden, gesundheitsschädlich.

Zugleich aber kann Lithium ausgesprochen positive Effekte für den menschlichen Organismus haben. In geringer Konzentration (als Spurenelement) ist Lithium ein häufiger Bestandteil von Mineralwasser und wirkt erwiesenermaßen positiv auf die Psyche: In Form von Lithiumsalzen findet es dabei nicht nur Anwendung bei der Behandlung von Migräne oder Clusterkopfschmerzen, sondern auch bei der Therapie von psychischen Krankheiten.

Darüber hinaus gilt es aber beim Umgang mit Lithium – und das schließt dezidiert den Umgang mit Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus mit ein – vor allem die Risikofaktoren zu beachten, die dieses chemische Element mit sich bringt:

• Lithium ist feuergefährlich und das nicht nur als Brandbeschleuniger im unmittelbaren Kontakt mit Flammen oder Funken. Lithium gehört zu den selbstentzündlichen Stoffen. Das heißt, es kann sich unter bestimmten Bedingungen auf Grund seiner schon erwähnten hohen Reaktivität auch bei Luftkontakt entzünden. Zudem kann es bei der falschen Lagerung von Lithium-Batterien/Akkus durch Überladung, Beschädigung oder Überhitzung zur unkontrollierten Energiefreisetzung, zum sogenannten „thermischen Durchgehen“ kommen. Ist dies der Fall, erhitzen sich die Lithium-Ionen-Zellen dynamisch so stark, dass sie unter Umständen eine Temperatur bis zu 1.000 Grad Celsius erreichen. Dabei können sich weitere Zellen aufheizen, was zu einer Kettenreaktion bis hin zur Explosion führen kann.
• Lithium ist explosiv. Dass Lithium-Batterien/Akkus ohne vorherige äußere Hitzeeinwirkung explodieren, ist zwar selten, kann aber vorkommen. Gründe können fehlerhaft installierte Elektronik sein (etwa Akkus mit zu wenig Platz im Gehäuse), defekte Akkus (etwa durch physische Einwirkung) oder zu schnelles Aufladen.
• Lithiumgase sind giftig. Werden Lithiumgase, etwa bei einem Brand, freigesetzt und eingeatmet, kann das zu akuten Reizerscheinungen bis hin zu Kehlkopfentzündungen, Luftnot und extremer Hustenreizung führen. Wie erwähnt, können bei Hautkontakt schmerzhafte Verbrennungen und Verätzungen die Folge sein. Dringend: Augen schützen. Die Inhalation von Lithium kann des Weiteren Bauchkrämpfe bis zum Erbrechen und Schwächeanfälle bis hin zur Ohnmacht verursachen.

Generell ist festzuhalten: Bei ordnungsgemäßen Umgang stellen lithiumhaltige Batterien und Akkus kaum ein Sicherheitsrisiko dar. Dennoch ist auch hier immer die hohe Reaktivität im Blick zu behalten: Lithium reagiert intensiv mit starken Oxidationsmitteln, Säuren und Verbindungen wie Kohlenwasserstoffen, Halogenen, Beton, Sand oder Asbest. So kann es gegebenenfalls nicht nur bei starker Erwärmung Brände und Explosionen verursachen, sondern etwa auch bei der chemischen Reaktion mit Sauerstoff oder Wasser, wobei bei Letzterem sich neben dem feuergefährlichen Wasserstoffgas noch ätzende Lithiumhydroxid-Dämpfe bilden.

Dass es angesichts dieser Gründe für Privathaushalte wie auch für gewerbliche Bereiche entsprechende Sicherheitsparameter zu beachten gibt, liegt auf der Hand. Wichtigster Punkt ist hier: Beschädigte Lithium-Ionen-Batterien sind Hochrisikomaterial.

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

Lithiumhaltige Batterien und Akkus gibt es inzwischen in einer großen Typen-Bandbreite. Erstere etwa in zylindrischen Formen der Größe AA, als Blockbatterien oder Knopfzellen. Lithium-Ionen-Akkus wiederum werden außerdem oft in individuell ans jeweilige Gerät angepasster Form, sozusagen „maßgeschneidert“, hergestellt. In den meisten Fällen sind lithiumhaltige Batterien und Akkus mit der freiwilligen Kennzeichnung „Li“ oder „Li-Ion“ ausgewiesen.

Unabhängig vom jeweiligen Einzeltyp sind für die Lagerung, den Ladeprozesses und die Entsorgung zweckdienliche Empfehlungen und zum Teil auch gesetzliche Vorgaben zu beachten.

Lagerung von Lithium-Batterien und -Akkus

Grundlegend muss bei der Lagerung von Lithium-Batterien und -Akkus berücksichtigt werden, dass sie keinen unmittelbaren und starken mechanischen und thermischen Einwirkungen ausgesetzt sind. Das bedeutet:

• Die Batterien und Akkus (bzw. die Geräte, in denen sie enthalten sind) sind so zu lagern, dass sie vor Stößen, Schlägen, Druckbelastung, Herunterfallen usw. geschützt sind.
• Die Batterien und Akkus sollten nicht in Außenbereichen, in feuchten Räumen oder an Orten, an denen hohe Temperaturen zu erwarten sind (etwa durch unmittelbare Sonneneinstrahlung hinter Fenster- oder Windschutzscheiben) deponiert werden. In diesem Sinne sollten auch Pedelec oder E-Scooter nicht über längeren Zeitraum intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein. Denn:
• Selbst wenn eine Entzündung durch Hitzeeinwirkung nicht stattfindet, wirken sich hohe Temperaturen stark negativ auf die Lebensdauer der Akkus aus. Das gilt ebenso für Temperaturen im Minusbereich. Als Richtwert für die jeweilige Belastungsgrenze gelten hier Temperaturen von -20° C, bzw. +50° C.
• Der optimale Temperaturbereich für die Aufbewahrung von Batterien und Akkus bewegt sich in einem Bereich von 10 bis 25° C.
• Bei der Lagerung von Akkus sollte darauf geachtet werden, dass diese weder komplett entladen noch über einen längeren Zeitraum am Stromnetz angeschlossen sind.
• Es bietet sich an, Akkus, die längere Zeit nicht genutzt werden, in einem Raum mit Rauchmelder (Kapazität 30 bis 60 Prozent) bzw. gleich in dafür vorgesehenen feuerfesten Boxen oder Taschen aufzubewahren.

Laden von Lithium-Ionen-Akkus

Beim Aufladen von Lithium-Ionen-Akkus bzw. beim Aufladen der Geräte, in denen sie enthalten sind, ist darauf zu achten, dass:

• nur die für den jeweiligen Akku vorgesehenen Ladegeräte und Ladekabel benutzt werden. Integrierte Akku-Managementsysteme in Kombination mit dem vorgesehenen Ladegerät schützen vor einer Überladung und somit Minimierung der Leistungsdauer des Akkus.
• sich in unmittelbarer Nähe des Ladevorgangs keine brennbaren Materialien befinden.
• der Ladeprozess nie ohne Aufsicht vonstatten geht bzw. nach Möglichkeit in einem Raum mit installiertem Feuer-/Rauchmelder durchgeführt wird.
• das komplette Entladen des Akkus ebenso vermieden wird wie ein komplettes Aufladen. Beides wirkt sich negativ auf Lebensdauer und Leistungspotenz des Akkus aus. Es empfiehlt sich, den Akku frühzeitig und nur bis zu einem Volumen von maximal 90 Prozent aufzuladen.
• das Ladegerät nach dem Ladeprozess vom Netz getrennt wird. Geschieht dies nicht, kann das Ladegerät durch die ununterbrochene Energie-/Wärmezufuhr Schaden nehmen.
• bei Geräten, die mit Akku und Netzteil betrieben werden, die Akkus bei der Nutzung mit Netzstrom entnommen werden. Ein dauerhafter Netzbetrieb mit im Gerät verbleibendem Akku minimiert dessen Lebensdauer.

Entsorgung von Lithium-Batterien und -Akkus

Im Schnitt halten Lithium-Ionen-Akkus je nach Typ zwei bis fünf Jahre. Sollten durch Altersverschleiß oder aus anderen Gründen Beschädigungen eintreten, äußern diese sich oft durch folgende Symptome:

• schnelles und häufiges Erwärmen beim Aufladen
• Erwärmung der Batterie/des Akkus auch im abgeschalteten Zustand
• Auslaufen der Batterie/des Akkus
• beschädigtes/verformtes Gehäuse (z. B. Schmelzstellen am Kunststoffgehäuse)
• Anlaufstellen an den Metallteilen der Batterie

Wird die Entsorgung von Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Akkus notwendig, ist erst einmal zu beachten, dass diese keinesfalls im Hausmüll erfolgen darf. Ob der schon dargelegten Gefahren-Eigenschaften des Lithiums gilt eine gesetzliche Verpflichtung, die betreffenden Batterien/Akkus bei den dafür vorgesehenen Sammelstellen abzugeben (Wertstoffhof, mobile Schadstoffsammelstellen, Sammelboxen in Geschäften, die Lithium-Ionen-Akkus und Batterien verkaufen). Diese Regelung betrifft alle Alt-Akkus und Altbatterien inklusive Knopfzellen (siehe Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Batterien und Akkumulatoren – Batteriegesetz). Die Abgabe ist unentgeltlich.

Ausgediente größere Lithium-Ionen-Akkus, sogenannte Hochenergie-Akkus, wie sie etwa in E-Bikes oder E-Scootern Verwendung finden, gelten als Industriebatterien. Auch hier sind die Vertreiber/Verkäufer dieser Batterien zur kostenlosen Rücknahme verpflichtet. Ausgewählte, entsprechend qualifizierte kommunale Sammelstellen nehmen neben „herkömmlichen“ Geräte-Akkus auch Industriebatterien zurück. Achtung: Vor einer geplanten Abgabe macht es im Fall der Hochenergie-Akkus/Industriebatterien unbedingt Sinn, zu überprüfen, ob die anvisierte Sammelstelle auch tatsächlich für diese zuständig ist, diese also auch wirklich zurücknimmt.

Soweit möglich, sollten bei der Entsorgung von Elektrogeräten, die Batterien oder Akkus enthalten, selbige im Vorfeld natürlich immer aus den Geräten entnommen werden. Zu beachten ist hier, dass die Entfernung aus den Geräten mit der angemessenen Vorsicht erfolgen muss.

Prinzipiell ist es ratsam, dass, um einen äußeren Kurzschluss und damit Brandgefahr zu vermeiden, die Pole der separierten Batterie mit Klebeband isoliert werden.

Wichtig ist ebenfalls, dass deformierte bzw. „ausgelaufene“, also mit Ablagerungen oder Schmierfilm versehene Batterien und Akkus

• keinesfalls weiterverwendet oder geöffnet werden (Gefahr der Selbstentzündung und Explosion),
• nicht mit der bloßen Haut in Berührung kommen (Gefahr von Verätzungen und Verbrennungen) und
• dass sie an den Sammelstellen vorsorglich dem dortigen Fachpersonal zu übergeben sind.

Letzteres ist v. a. auch bei den mit einem höheren Lithiumanteil versehenen Hochenergie-Akkus/ Industriebatterien relevant. Zumal für deren Aufbewahrung, ihren Transport bis hin zur fachgerechten Entsorgung, empfehlen sich hier speziell gefertigte Boxen oder Taschen. Insgesamt hält der Markt Behältersysteme bereit, die passgenau vom „konventionellen“ bis zum Hochenergie-Akku auf die jeweiligen Sicherheits- und Transportanforderungen zugeschnitten sind.

Recycling von Lithium-Ionen-Batterien

Mit Blick auf die komplexen Eigenschaften des Lithium und seine Nutzung konstatierte das Bundesumweltamt: „Lithiumhaltige Batterien und Akkus besitzen aufgrund des Gefahrenpotenzials, der Vielzahl verbauter Stoffe, die oft aufwendig gewonnen werden, sowie wegen stark steigender Verkaufs- und Anwendungszahlen und der daraus resultierenden Abfallmenge eine große Bedeutung für Mensch und Umwelt.“

In Zeiten eines stetig wachsenden Bedarfs an Lithium-Akkus und Batterien ist dabei (neben den Sicherheitsaspekten) natürlich auch die Rückführung der Schlüsselmaterialien, die in diesen Akkus und Batterien verarbeitet sind, von essenzieller Bedeutung.

Aus Altbatterien können werthaltige Metalle wie Nickel, Kobalt, Lithium, Mangan, Kupfer, Eisen, Aluminium und sogar Silber zurückgewonnen und als Sekundärrohstoffe erneut verwendet werden. Ein Umstand, der unter den Maßgaben von Green Deal und Kreislaufwirtschaft noch einmal stark an Gewichtung gewonnen hat.

In jüngerer Zeit ist die Rede von der „strategischen Relevanz des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien“ (Institut für angewandte Ökologie Freiburg), die sich von der Wiederbereitstellung von Schlüsselmaterialien in hoher Reinheit über den Aufbau einer Wertschöpfungskette noch leistungsfähigerer Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien bis hin zur Optimierung der Umweltbilanz spannt. Kritischere Stimmen wiederum setzen parallel dazu auf die Entwicklung von Alternativen zu den lithiumhaltigen Energieträgern (Stichwort: Festkörperbatterie). Wie immer aber letztlich „Das Rennen um die Batterie der Zukunft“ (Spiegel) ausgehen wird: Ein umfassend optimales Recycling, die Einbindung von Verbrauchern wie die wachsende Rolle der Abfallwirtschaft wird dazu gehören.

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