Transport von Lithiumbatterien: alles, was Sie darüber wissen müssen

Die ständig steigende Nachfrage nach Lithiumbatterien hat zur Einführung von Vorschriften und Normen geführt, um deren Transport besser zu steuern.

Wir leben heute in einem Umfeld, in dem für fast alle menschlichen Aktivitäten Energie notwendig ist: von der Landwirtschaft über die Schwerindustrie bis hin zu Dienstleistungen und „Personal Technology“ gibt es keinen Sektor, der sich dieser ständigen Nachfrage entziehen könnte.

Zu diesem Phänomen gesellt sich der Sektor der industriellen Elektrifizierung, der aufgrund der immer dringlicheren internationalen Nachhaltigkeitspolitik und der beträchtlichen Vorteile der Energiewende eine besonders dynamische Zeit erlebt.

In den letzten Jahren wird das Wort Elektrifizierung meist mit Lithiumbatterien in Verbindung gebracht.

Ursprünglich waren sie für Computer und kleine Werkzeuganwendungen gedacht, aber sie haben sich allmählich zur Elektrifizierung von Hybrid- oder vollelektrischen Fahrzeugen entwickelt, und heute wenden sich immer mehr Hersteller von Industriemaschinen und Elektrofahrzeugen dieser Technologie zu, um ihre Flotten/Anlagen zu elektrifizieren.

Der starke Anstieg der Nachfrage hat dazu geführt, dass diese Produkte auf die globalen Märkte gebracht werden müssen, was zu einem beeindruckenden Anstieg der Ströme geführt hat, was die Einführung von Gesetzen und Verordnungen zur besseren Steuerung des Transports von Lithiumbatterien erforderlich gemacht hat.

Transport von Gefahrgut: der Fall der Lithiumbatterien

Wenn es um Lithiumbatterien geht, zieht das Kriterium der Sicherheit die Aufmerksamkeit der Nutzer auf sich und ist auf allen Stufen der Lieferkette, einschließlich des Transports, ein großes Thema.

Heute gibt es auf dem Markt verschiedene Lithium-basierte Chemikalien, die, alle ihre eigenen Besonderheiten und Eigenschaften haben, die sie für eine bestimmte Anwendung mehr oder weniger eignen. Die Chemie ist nicht das einzige entscheidende Element bei der Bestimmung der korrekten Leistung einer Lithiumbatterie: Die Batterieleistung hängt auch von einem anderen wichtigen Element ab, dem BMS.

Ein intelligentes Batteriemanagementsystem (BMS) ist nämlich in der Lage, die Eigenschaften der gewählten Chemie optimal zu nutzen und durch die Verwaltung und Kontrolle aller Geräte, die sich um die Batterie drehen, Zuverlässigkeit und gleichbleibende Leistung über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten.

C-Rate, Wärmebeständigkeit und spezifische Energie sind einige der Merkmale, die mit dem thermischen Risiko von Batterien oder mit chemischen, elektrischen und sogar kinetischen Risiken zusammenhängen.

Aus diesen Gründen werden Lithiumbatterien als Gefahrgut eingestuft, wie Chemikalien oder entzündliche Stoffe. Wie jedes andere Material können sie auf allen Verkehrsträgern transportiert werden, auf der Straße, auf dem Seeweg, auf der Schiene und in der Luft.

Da sie jedoch zu den gefährlichen Gütern gehören, unterliegt ihr Transport besonderen Vorschriften, die ihre ordnungsgemäße Handhabung und ihren Schutz während der gesamten Transport- und Lagerphase gewährleisten, um unangenehme Situationen wie Brände zu vermeiden. Genau aus diesem Grund werden sie als Gefahrgut eingestuft und ihre Handhabung unterliegt sowohl national als auch international besonderen europäischen Vorschriften sowie einer besonderen Art der Verpackung für ihren Transport.

Welche „Regeln“ sind zu befolgen und wie können Lithiumbatterien sicher transportiert werden?

Batterietransport und Anforderungen des Manual of Tests and Criteria.

Was den Transport anbelangt, so können Lithiumbatterien, wenn sie ordnungsgemäß zertifiziert und speziell verpackt sind, auf der Straße, auf dem Seeweg, auf der Schiene oder in der Luft befördert werden. Mittelgroße und große Batterien gehören jedoch zu den Gütern, die von den Fluggesellschaften nicht akzeptiert werden und deren Beförderung auf Frachtflügen nicht zulässig ist.

Alle als „gefährlich“ eingestuften Güter müssen die spezifischen Anforderungen erfüllen, die in dem von den Vereinten Nationen erstellten internationalen Dokument „Manual of Tests and Criteria“ festgelegt sind, das alle Vorschriften für den sicheren Umgang mit zu versendenden Gütern enthält; Abschnitt 38.3 enthält Spezifikationen für Lithium-Ionen-Batterien.

Mit Ausnahme von Prototypen oder kleinen Testserien ist die UN 38.3-Zertifizierung für die sichere Handhabung von Batterien bei jeder Art des Transports, sowohl im Inland als auch im Ausland, obligatorisch, um Strafen oder Zollbeschlagnahmungen zu vermeiden und um sicherzustellen, dass während des Transports keine Gefahren bestehen.

UN 38.3-Zertifizierung für Batterien

UN 38.3 ist der Test, der die Eignung von Batterien für alle Arten von Transporten bescheinigt und sicherstellt, dass sie alle von der Norm geforderten selektiven Tests bestanden haben.

Um die UN 38.3-Zertifizierung zu erhalten, müssen Lithiumbatterien in der Testreihe 8 Einzeltests durchlaufen, die von einer zugelassenen unabhängigen Stelle durchgeführt werden, um die Sicherheit der Batteriepacks und Zellen während des Transports zu gewährleisten.

Die im Prüfbericht UN 38.3 geforderten Prüfungen bestehen aus:

T1. Höhensimulation
Bei dieser Prüfung werden die Bedingungen in einem nicht unter Druck gesetzten Flugzeugbereich in einer Höhe von 15.000 Metern simuliert. Prüfzellen und -batterien sind mindestens sechs Stunden bei einem Druck von 11,6 kPa zu lagern.  Danach müssen bestimmte Kriterien wie Masseverlust, Entlüftung, Zerlegung, Bruch oder Brand und keine Spannung innerhalb von 10 % der Spannung vor der Prüfung erfüllt sein.

T2. Thermische Prüfung
Prüfzellen und -batterien werden für insgesamt 10 Zyklen zunächst sechs Stunden bei einer Temperatur von -40 °C und anschließend sechs Stunden lang bei einer Temperatur von 72 °C gelagert. Die Prüfung kann in einem einzigen Raum oder in einer Thermoschockkammer durchgeführt werden.

T3. Schwingung
Bei dieser Prüfung werden Schwingungen während der normalen Beförderung simuliert.

T4. Schlag
Diese Prüfung bewertet die Beständigkeit von Zellen und Batterien gegen kumulative Schläge.

T5. Äußerer Kurzschluss
Bei dieser Prüfung wird ein möglicher äußerer Kurzschluss simuliert, um die Reaktion im Falle eines Unfalls zu verstehen.

T6. Aufprall/Quetschung
Bei dieser Prüfung, die sich nur auf einzelne Primär- und Sekundärzellen bezieht, wird eine mechanische Beschädigung durch ein Gewicht von 9,1 kg, auch ein Bruch der Verpackung vor dem Transport, simuliert.

T7. Überladung
Es wird die Simulation des Überladungszustandes einer wiederaufladbaren Batterie durchgeführt, bei dem das 24-fache des vom Hersteller empfohlenen Ladestroms für eine Dauer von 2 Stunden zugeführt wird. Die Batterie muss dann im Falle eines Brandes oder eines Ausbaus 7 Tage lang überwacht werden.

T8. Erzwungene Entladung
Bei dieser Prüfung wird die Fähigkeit einer Batterie zum Widerstehen eines erzwungenen Entladungszustandes ermittelt.

Battery Summary Test: der Batteriepass

Nachdem festgestellt wurde, dass die Batterien alle in Abschnitt 38.3 des Manual of Tests and Criteria aufgeführten Normen erfüllen, muss im Rahmen der Versandlogistik sichergestellt werden, dass die Begleitdokumente und die dazugehörige Etikettierung korrekt und vollständig sind.

Ab dem 1. Januar 2020 schreibt die letzte Überarbeitung des Manual of Tests and Criteria vor, dass jede für den Transport geeignete Batterie von einem Dokument begleitet wird, das als „Battery Summary Test“ bezeichnet wird und in dem alle Informationen und Identifizierungsmerkmale sowie die durchgeführten Prüfungen zusammengefasst sind, um die Identifizierung der Batterie zu erleichtern und ihre Sicherheit beim Transport zu überprüfen.

Wie werden Lithiumbatterien klassifiziert und welche Vorschriften gelten für ihre Beförderung?

Der Transport von Gefahrgut, insbesondere von Lithiumbatterien, wird je nach gewählter Transportart durch spezifische europäische und internationale Vorschriften geregelt, an die sich die Beförderer halten müssen:

Jede Verordnung enthält die Anforderungen für die sichere Beförderung solcher gefährlichen Güter und weist auf die Pflichten und Verantwortlichkeiten hin, die von allen Beteiligten zu erfüllen sind. Jede dieser Verordnungen enthält auch Informationen über die Kriterien für die Klassifizierung von Gütern, die am besten geeignete Verpackung, die Bedingungen für die Beförderung, die Kennzeichnung von Verpackungen und Beförderungseinheiten, die Erstellung von Beförderungsdokumenten und die Art der geeigneten Fahrzeuge.

Klassifizierung von Batterien für den Transport

Lithiumbatterien sind, wie alle als „gefährlich“ eingestuften Güter, einer bestimmten Gefahrenklasse zugeordnet. Lithium-Ionen-Batterien fallen unter die Klasse 9: Verschiedenes – Gefährliche Materialien, dies bedeutet, dass alle Sendungen solcher Güter mit dem spezifischen Etikett für diese Klasse versehen werden müssen.

Um eine vollständige Transportsicherheit zu gewährleisten, werden Lithiumbatterien durch die Vorschriften in zwei Kategorien unterteilt:

• Wiederaufladbare Batterien (normalerweise Lithium-Ionen)
• Nicht wiederaufladbare Batterien oder Einwegbatterien

Eine zweite Unterscheidung bezieht sich auf die Art und Weise, wie sie für den Versand verpackt werden:

• Batterie allein
• Batterie mit Geräten (Maschine, Fahrzeug oder allgemeines Gerät)
• In die Geräte selbst eingesetzt

UN-Codes zur Identifizierung der Art der Güter

Sobald die Art des zu befördernden Materials und die Merkmale der Sendung definiert sind, kann die UN-Code-Nummer (bestehend aus vier Ziffern vor der Abkürzung „UN“) ermittelt werden, die vom internationalen UNECE-Ausschuss vergeben wird, um eine bestimmte Art von Gefahrgut weltweit eindeutig zu identifizieren.

Für wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien lauten die zugewiesenen Codes UN3480 und UN3481.

Klasse 9 – UN 3480 – Lithium-Ionen-Batterien – Batterien, die nicht in oder mit Ausrüstungen verpackt bzw. installiert sind.
Dieser UN-Code kennzeichnet Lithium-Ionen-Batterien, die ohne ein Gerät verpackt sind, d. h. Batterien, die getrennt von den Produkten versandt werden, mit denen sie vom Endkunden verwendet werden sollen.

Klasse 9 – UN 3481 – Im Gerät enthaltene Lithium-Ionen-Batterien – Im Gerät enthaltene oder in das Gerät eingesteckte/eingebaute Batterien.

In Ausrüstungen enthaltene Batterien, die am Bestimmungsort bereits in das Gerät oder die Vorrichtung eingebaut sind, für die sie bestimmt sind, werden stattdessen mit dem oben genannten Code klassifiziert.

Diese Klassifizierung gilt sowohl für Lithiumbatterien, die zusammen mit dem Gerät oder der Vorrichtung, für die sie bestimmt sind, verpackt, aber nicht direkt eingebaut oder angeschlossen sind, als auch für Batterien, die bereits eingebaut und mit dem Gerät, für das sie verwendet werden sollen, verbunden sind.

Zusätzliche Anforderungen an die Batterien, die den Beförderern mitzuteilen sind

Sobald Sie die Art der Klassifizierung, zu der die spezifische Lithiumbatterie gehört, genau bestimmt haben (UN 3480 oder UN 3481 – denken Sie daran, dass Sie die richtige Klassifizierung auch leicht über das Produktsicherheitsdatenblatt (SDB) finden können), müssen Sie auch zusätzliche Informationen bereitstellen, für die es spezifische Anforderungen geben kann: das Gewicht, die Größe, die Kapazität und der Zustand der Batterie.

Der Zustand der Batterie ist von entscheidender Bedeutung, um sicher zu sein, dass Sie die richtige Verpackung verwendet haben und keine Reklamationen von Transporteuren erhalten.

Der Zustand der Batterie lässt sich wie folgt einteilen:

• Neue Batterie
• Defekte oder nicht funktionierende Batterie (nicht beschädigt)
• Für die Entsorgung oder das Recycling bestimmte Batterie
• Schwer beschädigte Batterie (infolge eines Unfalls oder einer Prüfung)
• Prototyp-Batterie oder kleine Produktionsserien von weniger als 100 Stück

Im Falle von Batterien, die als beschädigt deklariert werden, kann von den Transportbehörden eine besondere Verpackung verlangt werden, um die Sicherheit und den Schutz der Beförderer zu gewährleisten.

Die Wertschöpfungskette vom Batteriedesign bis zum Transport: Die Erfahrung von Flash Battery

Alle kundenspezifischen Flash Battery Lithiumbatterien für Industriemaschinen und Elektrofahrzeuge erfüllen die Anforderungen der UN 38.3-Zertifizierung im Manual of Tests and Criteria und halten sich an präzise Sicherheitsschritte, um die höchsten Qualitätsstandards für alle Beteiligten in der gesamten Wertschöpfungskette zu gewährleisten, von der Entwicklung über die Beschaffung bis zum Versand.

Doch bei der Elektrifizierung und insbesondere bei Maschinen und Fahrzeugen, die mit Lithiumbatterien betrieben werden, spielen neben den Zertifizierungen vor allem die Vorkehrungen des Herstellers eine wichtige Rolle, um die Sicherheit von Lithiumbatterien zu gewährleisten.

Um dies zu erreichen, haben wir bei Flash Battery nicht nur die sicherste und stabilste LFP-Chemie (Lithium-Eisen-Phosphat) auf dem Markt verwendet, sondern auch nur 4 Zellen parallel in einer Batterie angeordnet, denn je geringer die Anzahl der Zellen ist, desto größer ist die Sicherheit im Falle eines Kurzschlusses, und wir haben ein intelligentes Batterie-Management-System entwickelt, das die gewählte Chemie optimal ausnutzt und dauerhafte Sicherheit und Zuverlässigkeit garantiert.

*Quellen:

^{ADR 2021
UN Model Regulations
UN Manual of Tests and Criteria
Dangerous Goods Regulations (DGR)
TÜV}