Warum quellen Lithium-Akkus auf und wie kann man das verhindern?

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Was genau passiert, wenn sich ein Lithium-Akku aufbläht?

Wenn Menschen ihreLithium-AkkumulatorWenn der Akku dicker wird oder sich das Gehäuse ausbeult, geraten die meisten in Panik. Diese Ausdehnung, auch Aufblähen genannt, bedeutet, dass sich Gas in den Zellen ansammelt. Bei einem normalen Lithium-Akkupack ist der Beutel oder das Metallgehäuse dicht verschlossen. Sobald sich Gas bildet und nicht entweichen kann, drückt der Druck die Schichten auseinander und der gesamte Akku dehnt sich aus. In extremen Fällen kann sich die Dicke des Akkus verdoppeln und er kann sogar aufplatzen.

Häufigste Ursachen für das Aufquellen von Lithium-Akkus

Schwellungen treten selten nur aus einem einzigen Grund auf. Meist wirken mehrere Faktoren zusammen. Die gute Nachricht ist, dass fast alle Fälle auf einige wenige, bekannte Auslöser zurückzuführen sind, die sich leicht vermeiden lassen, sobald man sie kennt.

Überhöhte Preise – Der größte Feind

Überladung ist mit Abstand die häufigste Ursache. Steigt die Spannung pro Zelle (je nach chemischer Zusammensetzung) über 4,2–4,25 V, beginnt sich der Elektrolyt zu zersetzen. Bei diesem als Elektrolytzersetzung bezeichneten Prozess entstehen Gase wie CO₂, CO und Wasserstoff. Selbst eine geringfügige Überladung von 0,1 V, die wiederholt auftritt, führt dazu, dass sich die Zelle langsam mit Gas füllt. Häufige Ursachen sind billige Ladegeräte ohne ordnungsgemäße Abschaltung oder defekte Batteriemanagementsysteme (BMS).

Schäden durch Überentladung und Tiefentladung

Wird ein Lithium-Akku unter seine sichere Spannung (üblicherweise 2,5–3,0 V pro Zelle) entladen, löst sich der Kupferstromkollektor auf. Beim anschließenden Laden können Kupferionen Dendriten bilden, die den Separator durchdringen und Mikrokurzschlüsse verursachen. Diese winzigen Kurzschlüsse erzeugen bei jedem Ladezyklus Wärme und Gase, bis der Akku sichtbar anschwillt.

Extreme Temperaturen beschleunigen die Gasbildung

Hohe Temperaturen beschleunigen nahezu alle unerwünschten chemischen Reaktionen in der Zelle. Oberhalb von 45 °C verlaufen das Wachstum der SEI-Schicht und die Elektrolytoxidation während des Ladens oder Entladens deutlich schneller, wodurch rasch Gas entsteht. Das Laden unter 0 °C ist ebenso ungünstig – es führt zur Lithiumplattierung an der Anode, die bei der späteren Reaktion des plattierten Metalls ebenfalls Gas erzeugt.

Physikalische Schäden und interne Kurzschlüsse

Das Fallenlassen eines E-Bike-Akkus, zu fest angezogene Schrauben an einem Akku eines Elektrowerkzeugs oder Vibrationen in Industrieanlagen können die innere Isolierschicht beschädigen. Schon eine geringfügige Verformung kann Kathode und Anode durch den Separator hindurch zusammenpressen. Der daraus resultierende Kurzschluss erzeugt intensive lokale Hitze und eine rasche Gasbildung.

Normale Alterung und Lebensdauergrenzen

Jeder Lithium-Ionen-Akku hat eine begrenzte Anzahl an Ladezyklen, bevor die chemische Zusammensetzung nachlässt. Nach 500–1000 vollständigen Zyklen (abhängig von Entladetiefe und Temperatur) verdickt sich die SEI-Schicht und der Elektrolyt zersetzt sich langsam. Gasbildung ist Teil des natürlichen Alterungsprozesses. Ein gut gepflegter Akku kann jahrelang flach bleiben; ein stark beanspruchter Akku beginnt sich aufzublähen, selbst wenn er nie unsachgemäß behandelt wurde.

Minderwertige Zellen oder fehlerhafte Montage

Minderwertige Zellen enthalten oft Verunreinigungen oder weisen eine ungleichmäßige Beschichtung auf. Diese Mängel wirken von Anfang an als Katalysatoren für Nebenreaktionen. Schlechte Schweißnähte, verunreinigter Elektrolyt oder fehlende Sicherheitsventile bei Billigzellen machen ein Aufquellen innerhalb des ersten Jahres nahezu unvermeidlich.

Frühe Warnzeichen, die Sie niemals ignorieren sollten

Erkennen Sie es frühzeitig, dann haben Sie noch Zeit zu handeln. Achten Sie auf Folgendes:
• Das Gehäuse fühlt sich nach normalem Gebrauch warm an.
• Leichte Ausbeulung auf einer Seite (vergleichen Sie mit einer neuen Packung)
• Verkürzte Laufzeit, obwohl die Spannung normal anzeigt.
• Ungewöhnliches Zischgeräusch oder Geruch
In jedem dieser Fälle produziert der Lithium-Akku bereits Gas.

Was tun, wenn Ihr Lithium-Akku bereits aufgebläht ist?

Verwenden Sie den Akku nicht mehr. Bringen Sie ihn an einen feuerfesten Ort, fern von brennbaren Materialien. Versuchen Sie nicht, den Akku durchzustechen, zu quetschen oder erneut aufzuladen – dies kann zu einer Flammenbildung führen. Entladen Sie ihn, wenn möglich, langsam auf 0 % (mithilfe eines Widerstands oder eines geeigneten Entladeadapters) und bringen Sie ihn anschließend zu einer zertifizierten Recyclinganlage. Werfen Sie einen aufgeblähten Lithium-Akku niemals in den Hausmüll.

Praktische Methoden zur Verhinderung des Aufblähens von Lithium-Akkus

Die meisten Schwellungen lassen sich durch einfache Gewohnheiten verhindern:
• Verwenden Sie immer das Original-Ladegerät oder ein zertifiziertes Ersatzladegerät.
• Lassen Sie den Akku niemals tagelang am Ladegerät.
• Bei längerer Nichtbenutzung sollte das Produkt bei 30–50 % Ladung an einem kühlen Ort (15–25 °C) gelagert werden.
• Vermeiden Sie eine vollständige Entladung; laden Sie den Akku auf, wenn noch 20 % Kapazität vorhanden sind.
• Im Sommer von direkter Sonneneinstrahlung und dem Armaturenbrett des Autos fernhalten.
• Überprüfen Sie die Packung alle paar Monate visuell.

Kurze FAQ zum Thema aufgeblähte Lithium-Akkus

F: Kann ein leicht aufgeblähter Lithium-Akku noch sicher verwendet werden?
A: Nein. Schon leichte Schwellungen deuten auf beginnende innere Schäden hin. Weiterer Gebrauch kann zu plötzlichem Versagen oder Brand führen.

F: Kann ich das Gas herausdrücken und es weiter benutzen?
A: Niemals. Durch das Durchstechen werden entzündliche Elektrolytdämpfe freigesetzt, die fast immer einen Brand auslösen.

F: Hört die Schwellung auf, wenn ich es einfach nur lagere?
A: Nein. Die chemischen Reaktionen laufen auch im Ruhezustand langsam weiter.

F: Wie lange dauert es, bis ein Lithium-Akkupack nach unsachgemäßer Behandlung anschwillt?
A: Von wenigen Tagen (starke Überladung) bis zu mehreren Monaten (leichte Überladung + Hitze).

Wenn man versteht, warum Lithium-Akkus aufquellen, kann man sie richtig behandeln und unangenehme Überraschungen vermeiden. Bei richtiger Pflege leisten sie jahrelang zuverlässig ihren Dienst.