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Forum:
elweb Batterie
Beiträge im Thema:
11
Erster Beitrag:
vor 2 Jahren
Letzter Beitrag:
vor 2 Jahren
Beteiligte Autoren:
Bernd Schlueter, Manfred aus ObB, Emil, el El, Hotzi-47, R.M

Feuerfestigkeit von Lithiumbatteriekästen

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 12.06.2016 08:36

Wir erinnern uns an den Brand bei Thomas Rettig, der vom Cityel und dem Lader ausging.
Nun habe ich die ausgebrannten 18650er Zellen von Paul gesehen, die sich im hinteren glasfaserhaltigen Batteriekasten seines 106er electrique befanden. Alle völlig ausgebrannt, aber, da die Feuerwehr rechzeitig zur Stelle war, konnte der kunststoffgebundene Glasfaserkasten des Peugeot von außen gekühlt werden, er blieb heil, während innen alle Energie sich in Wärme umsetzte. Einige Stunden lang wurde mit Wasser von außen gekühlt, der Kasten ist wiederverwendbar. Die Batterien? Nein, wirklich nicht!
20kWh können 30 Liter Wasser verdampfen. Vielleicht sollte man an jeder Ladesäule Wasser zur Verfügung stellen. Da der Energieumsatz außerdem relativ langsam erfolgte, ist darüber nachzudenken, ob man die Batteriebehälter nicht mit einer fest angebauten Kühlmöglichkeit versehen sollte. Tesla setzt da auf die begrenzte Kühlung einzelner Zellen, was ein Ausbreiten eines Brandes in den meisten Fällen verhindert. Paul hat da sein eigenes System gebaut und ich bin regelrecht begeistert davon.
Wir wissen, dass alle üblichen Bindemittel für Glasfaserkunsstoff brennbar sind. Epoxy bei weitem nicht so wie Polyester. Fluorhaltige Kunststoffe sind noch deutlich resistenter, können aber auch gesundheitliche Probleme verursachen.
Ein Thema, das nicht außer Acht gelassen werden sollte.

Antworten:

Zitat
Bernd Schlueter
20kWh können 30 Liter Wasser verdampfen.


Wenn ich mich recht erinnere ist die Energiefreisetzung beim Thermal-Runaway von Lithiumzellen aufgrund der dabei stattfindenden exothermen Reaktion weit höher als die speicherbare elektrische Energie.

Hier ist was zu diesem Thema zu finden.

von Emil - am 12.06.2016 11:56
Zitat
Emil


Wenn ich mich recht erinnere ist die Energiefreisetzung beim Thermal-Runaway von Lithiumzellen aufgrund
der dabei stattfindenden exothermen Reaktion weit höher als die speicherbare elektrische Energie.



Also des Glaub ich nicht :rolleyes:

Annahme der Akku hatt 60 kWh gespeichert, da wird die abgegebene Energie höchstens gleich sein
wahrscheinlich sogar weniger, weil ein Teil der gespeicherten elektrischen Energie auf Grund der
Strukturzerstörung als solche nicht in elektrischer Form mehr zur Verfügung steht. Dafür kommt
eventuell noch etwas Chemischeenergie vom Metallbrand hinzu :hot:

Was eben Bedeutet, daß bei einen 60 kWh Akku in Summe eine Menge Leistung zusammenkommt,
weil ja wenn der Akku in rund 1 Minute die Hauptenergiemenge abgibt ( mal so als Annahme ) des halt
bei den 60 kWh Akku bis zu 3600 kW thermische Leistung ( 360 Liter Diesel in 1 Minute verrannt ) wären,
also doch eine ziemliche Hausnummer :eek:

Wenn selbiges gemeint :confused: so geb ich Dir Recht, nur mehr Energie freisetzen als Vorhanden des wär
ja dann ein Freier Energiekonverter ;-)

von Manfred aus ObB - am 12.06.2016 13:45
Könnte der Brennwert von Lithium und den anderen Materialien vielleicht höher sein als der Energiewert, der elektrisch gespeichert und auch wieder abgegeben werden kann.

Im Normalbetrieb geht die Energie hin und her, das Material bleibt weitgehend unangetastet. Die Energiemenge ist begrenzt durch das Aufnahme- und Abgabevermögen der aktiven Massen oder so ähnlich.
Im Aufbrennfall wird das Material verbrannt. Da wird der Brennwert des Materials freigesetzt.

Ich hatte immer gedacht, dass diese Energiewerte schon unterschiedlich sind.

Wobei ein elektrischer Kurzschluss wohl kurzzeitig so hohe Energien freisetzt, dass das Material anfängt zu brennen. Dann ist es nur noch der Brand, der Energie liefert, Strom wird irgendwann nicht mehr fließen. Seis drum, beide Energiemengen zusammen sind dann halt noch mehr Wärme.. Im Schadensfall werden die schlauen Forensiker, oder wie man die nennt, dann wohl versuchen, festzustellen, was passiert ist: Nur Kurzschluss bzw. Überströme, nur Brand, oder Beides. Wobei wohl die Überströme den Brand ausgelöst haben könnten.

Entsteht nur viel Wärme ohne Feuer, z.B. durch Kurzschlussströme, könnte so ein Kunststoffkasten das "Schmoren" möglicherweise eine Zeit aushalten. Besser jedenfalls als einen echten Brand. Die Zellen selbst dürften freilich so weit verschmort sein danach, dass sie nur noch Schrott sind.

Ach übrigens: So 1993 oder so hat in meinem ATW Ligier auch schon mal ein Akku geschmort. Kontaktprobleme an einem Pol führten zu heftiger Wärmeentwicklung und einem ziemlichen Einschmelzen des Pols in den Kunststoff. Habs rechtzeitig gemerkt und konnte es reparieren und weiterfahren. Gestunken hats heftig. Und im AX ist vor 2 Jahren in der SAGEM Box ein Überstrom oder so was gewesen, jedenfalls waren Kupferschienen verbogen und Kontakte verbrannt. In beiden Fällen waren es stinknormale Übergangswiderstände durch im Betrieb gelöste Verbindungen. Sowas kann dann Überströme, Erwärmung und Schlimmeres auslösen. Bei Lithium dann auch Akkubrände.

Gruss, Roland

von Hotzi-47 - am 12.06.2016 14:51
Ich haben den Artikel den ich vor einiger Zeit gelesen habe wieder gefunden.

Hier wird in einem geschlossenen mit Stickstoff gefüllten Calorimeter die bei einem Thermal Runaway frei werdende Energie bei verschiedenen Ladezuständen gemessen.

Das Ergebnis zeigt dass selbst im geschlossenenen Zustand ohne dass die dabei entstehenden Reaktionsgase mit Sauerstoff aus der Atmosphäre reagieren können, mehr Energie frei gesetzt wird als an entnehmbarer elektrischer Energie vorhanden ist.

[attachment 1874 14657479192910.jpg]
[attachment 1875 14657479706381.jpg]

In der Realität kommt dann noch die Energie der Reaktionsprodukte, insbesondere auch H2 dazu.

von Emil - am 12.06.2016 16:17
Was ich da bei Paul gesehen habe, da hat wirklich alles mit allem reagiert. Allerdings ist in den 106er Kasten kein Wasser eingedrungen und es hat sich auch kein Gas außerhalb entzündet, zumal die Feuerwehr wegen glücklicher Umstände schon wenige Minuten nach dem Beginn der Rauchentwicklung zu Stelle war. Niederländer sind eben sehr wachsame Leute.
Also, was Emil da sagt und sehr gut belegt, ist Tatsache und auch Pauls Fahrzeug hätte ebenso Schaden erlitten wie das Cityel von Thomas, das fünf Fahrzeuge mit in den Feuertod zog.

Nein, bei den nur angeschwärzten Resten in der PSA-Glasfaserbox ist praktisch nichts zurückgeblieben, was noch den Hauch von Energie enthielt, Manfred. erstaunlich nur, was die außen für mehrere Stunden wasserbesprühte Kiste ausgehalten hat. Dass die Kathode Sauerstoff abspaltet, hätte ich nicht gedacht. Dieser dürfte für den hohen Energieüberschuss der Reaktion verantwortlich sein. Also, geschlossene Kisten für die Batterien, die gut von außen kühlbar sind? Mit einem Wärmetauscher für die austretenden Gase, die so kühl sein müssen, dass sie sich nicht am Luftsauerstoff entzünden? In Emils Dokumentation wurden Stickstoff und Argon in die Kisten eingefüllt, um deren Selbstentzündung zu vermeiden.


Die hintere Kiste der PSAs ist allseitig für den Wassersprühnebel erreichbar.

Also, Wasserduschschlauch an jeder Hochstromsäule?
Ich hätte ja vermutet, dass die PSA-Kiste mit in Flammen aufgegangen wäre, wie die Polyesterkiste Cityel von Thomas. Die gleißend weißen Flammen sah Thomas drei Etagen höher im Fenster!

Beim Militär arbeitet man mit ähnlichen Problemstellungen. Zumal Soldaten im Krieg billiges Verbrauchsmaterial sind, ist man bei der Wahl von Flammenbekämpfungsmitteln nicht zimperlich, die Fluor und Chlor enthalten: Halon heißt das Zaubermittel.
man tauscht Leben gegen Krebs, es gibt keinen wirklichen Ersatz:

Beelzebub

Man setzt zur Feuerfestigkeit von Epoxydharz gerne Fluor zu

von Bernd Schlueter - am 12.06.2016 18:22
Hallo

Halon hat den Riesenvorteil daß es die Lunge nicht passiviert. Bei Stickstoff genügt eine vollständige Füllung der Lunge mit Stickstoff dann hilft selbst reiner Sauerstoff nicht mehr.

Bei Epoxid nimmt man inzwischen Brom oder Bor um es unbrennbar zu machen.

Aber besser sind Brandschutzmatten z.B. [www.brandschutzgewebe.com]


Gruß

Roman

von R.M - am 12.06.2016 19:50
Solch eine isolierende, separate Schicht war im Peugeot-Kasten nicht vorhanden. 1000 Grad dürften ja mindestens im Innern entstanden sein. Irgendwo dürfte auch bei der völligen Umsetzung der chemischen und elektrischen Energien die Temperatur nach oben begrenzt sein und die Inhaltsstoffe als Gas abblasen. Jedenfalls war nicht mehr viel Masse von den Batterien übrig. Da die Gase brennbar sind, dürften sie nur gekühlt aus dem Kasten austreten dürfen. Was meinst Du, Roman? Könnte das so funktionieren, ohne das Fahrzeug in Flammen aufgehen zu lassen? Bei Euren Raketenversuchen wird ja wirklich extremst getestet.

Bei der Vielzahl von Zellen kann immer einmal ein Übeltäter ein ganzes Paket entzünden.

Hier war es das unglaublich schnelle Eintreffen der Feuerwehr, was Schlimmeres verhinderte.

Brom und Bor, das hört sich gut an. Mit Bor tränkt man Dachsparren und -Latten.

Nur vorrübergehend war Bor in Verruf geraten

von Bernd Schlueter - am 13.06.2016 08:05
Zitat
Bernd Schlueter

Mit Bor tränkt man Dachsparren und -Latten.


Bernd das ist bald 30 Jahre her, damals war Imprägnieren Vorschrift, Heut Verboten

Beides Schwachsinn weil es auf die Umstände des Einsatzesortes ankommt was Sinn macht :angry:

Aber mir Deucht jedes Volk bekommt die Vorschriftenmacher die es verdient :rolleyes:

von Manfred aus ObB - am 13.06.2016 09:43
Hm, meine Zelluloseeinblasdämmung ist auch Bor(ax) getränkt. Fallen mir etwas deshalb die Haare aus?

von el El - am 13.06.2016 09:57
Zitat
el El
Hm, meine Zelluloseeinblasdämmung ist auch Bor(ax) getränkt. Fallen mir etwas deshalb die Haare aus?


Zitat

B-Salze sind Holzschutzmittel-Wirkstoffe auf der Basis von Borverbindungen.
B-Salze werden auch als alleiniger Holzschutzmittel-Wirkstoff eingesetzt (Borsäure, Borax).
B-Salze wirken insektizid und fungizid. B-Salze fixieren nicht direkt mit der Holzfaser und sind daher sehr anfällig gegenüber Auswaschung.
Kesseldruckimprägniertes Holz verliert innerhalb 6 Monaten freier Bewitterung 35 % des eingebrachten Wirkstoffes.
Langfristig ist ein Verlust von 60 - 80 % anzunehmen. Borverbindungen sind für den Menschen praktisch ungiftig,
sollen jedoch nicht verwendet werden für Holzbauteile, die in direkten Kontakt mit Lebens- oder Futtermitteln kommen können..


Textquelle: [www.schadstoffberatung.de]

von Manfred aus ObB - am 13.06.2016 13:04
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