Warum explodieren Akkus?

Sebastian Trepesch 3

Akkus explodieren – und offensichtlich ganz besonders die von Smartphones. Es trifft nicht nur Samsung-Geräte, nein, auch das iPhone, das LG G3, das OnePlus One, das Galaxy S7,… Aber warum? Und was kann man dagegen tun? Ein Erklärungsversuch.

Warum explodieren Akkus?

Wegen zahlreicher Brände hat Samsung die Produktion des Galaxy Note 7 komplett gestoppt und sammelt die verkauften Produkte wieder ein. Massenhaft Brände wie jetzt beim Galaxy Note 7 sind die Ausnahme. Ein Vorfall, der für Samsung ein dickes blaues Auge bedeutet, für Apple wäre Vergleichbares noch wesentlich schlimmer. Doch oft genug haben wir von einzelnen Produkten erfahren, vor allem Smartphones, die in Flammen aufgingen, oder bei denen sich der Akku zumindest aufblähte. 

Wie kann das passieren?

So explodiert ein Akku

In den meisten Smartphones, darunter dem iPhone, dem Samsung Galaxy S7 und eben auch im Note 7, ist ein Lithium-Ionen-Akku verbaut. Die Zellen finden wir aber auch in Notebooks, Kameras, Elektroautos und zahlreichen anderen Produkten.

In einem Experiment der European Synchrotron Radiation Facility untersuchte ein Wissenschaftlerteam im letzten Jahr Akkukonstruktionen. Mit Computertomografie und Wärmebildkameras zeigen sie, wie in der Zelle bei Erhitzung auf 250 Grad eine sich aufschaukelnde Reaktion abläuft, bis der Kern 1000 Grad erreicht und schmilzt. 

Ein weiteres YouTube-Video zeigt von außen, wie es einem Samsung Galaxy S6 in einer Presse ergeht. Für die Explosion ist natürlich zunächst einmal der Akku verantwortlich.

Darum explodieren Akkus

Akku müssen immer kleiner, flacher und leistungsfähiger sein. Die Technologie kann nur schwer mit den Ansprüchen von Smartphone, Smartwatch, Auto etc. mithalten. Eine Gratwanderung – die Zellen sind entsprechend empfindlich.

Die Akkus speichern die elektrische Energie als chemische Energie. Schon kleine Ungenauigkeiten oder Störungen können zu einem Kurzschluss im Akku führen. Oder eine chemische Reaktion auslösen und einen Brand verursachen. Besonders gefährlich wird es, wenn sich Kathode und Anode berühren. Die übergeordneten Ursachen, auf die ein Brand zurückgeführt werden kann:

Fehlerhafte Konstruktion: Sie wird als einer der Fehler des Galaxy Note 7 gehandelt: Die Isolation könnte zu gering gewesen sein, die Zellen an den Rändern wegen des Edge-Displays zu eng aneinander gelegen haben.

Mangelnde Fertigungspräzision: Die Bauteile eines Akkus müssen immer schlanker werden, die Präzision in der Fertigung folglich extrem genau sein. 

Schmutz: Schon kleine Partikel, die in der Produktion in die Akkuzellen gelangen, können einen Kurzschluss auslösen.

Fehlerhafte Elektronik: Sie steuert den Ladevorgang, darf den Akku aber nicht zu sehr beanspruchen.

Hitze: Bei großer Hitze kann der Separator, der Kathode und Anode trennt, schmelzen und einen Kurzschluss verursachen. Keine Angst, unter Normalbedingungen kann dem Akku nichts passieren, zumal es Schutzmechanismen gibt.

Physische Einwirkung: Eine ordentliche Delle in der Akkuzelle, zum Beispiel durch einen Sturz des Smartphones, zerstört die fragile Struktur.

Kurzschluss außen: Wird der Akku von außen kurzgeschlossen, können die Ausgleichsströme zu Hitze und Feuer führen.

Schnelladung: Je schneller das Aufladen, desto stärker wird eine Zelle beansprucht. Bestehen Mängel, kann dies das Fass zum Überlaufen bringen. Siehe hierzu auch den TECH.täglich mit unserem Akkuexperten von GIGA Fixxoo, Flavio:

TECH.täglich Spezial 11.10.2016.

Brennende Akkus: Das Bier von Hersteller und Wissenschaft

Klar dürfen wir unseren Smartphone-Akku nicht beschädigen, kurzschließen oder überhitzen. Oder im Bett unter dem Kissen aufladen. Wie die obige Aufstellung aber schon zeigt, müssen einige Fehler der Hersteller verantworten. Viel pflegen benötigen moderne Akkus aber nicht, siehe:

Und was ist nun die Brandursache bei dem Galaxy Note 7? Letztendlich weiß das aktuell noch nicht einmal Samsung (oder hat es noch geheimgehalten). Nicht nur die originalen Note 7 gingen in Flammen auf, sondern auch die Austauschgeräte mit dem Akku eines anderen Herstellers. Zu viel Innovation, sodass das Gerät unkontrollierbar wurde, fasst ein Akkuexperte zusammen.

Die Hersteller müssen nun wieder größeren Wert auf Sicherheit, denn auf die letzte Minute Akkulaufzeit legen – und angesichts des Samsung-Desasters werden sie dies auch. Und die Wissenschaft darf leistungsfähigere Energiespeicherkonzepte entwickeln.

Quellen: chemie.de, scinexx.deYouTube, YouTube, The Verge, eigene

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