Thermal Runaway ist eine unkontrollierte exotherme Kettenreaktion in Lithium-Ionen-Zellen, bei der Temperatur und Druck exponentiell ansteigen. Der Prozess beginnt typischerweise ab ca. 130°C bei NMC-Zellen bzw. 270°C bei LFP-Zellen.
Der Ablauf folgt einer charakteristischen Kaskade: Zunächst zersetzt sich die SEI-Schicht (Solid Electrolyte Interphase) ab ca. 90°C. Ab 130°C schmilzt der Separator, was einen internen Kurzschluss verursacht. Es folgt die Zersetzung des Elektrolyten unter Freisetzung brennbarer Gase (Methan, Ethylen, Wasserstoff). Die Temperaturen können innerhalb von Sekunden auf über 700°C ansteigen.
Das kritischste Szenario bei Großbatteriespeichern ist die Propagation — die Ausbreitung des Thermal Runaway von einer Zelle auf benachbarte Zellen und Module. Ohne geeignete Gegenmaßnahmen kann ein einzelnes Zellereignis zum Brand des gesamten BESS-Containers führen. Die Bewertung der Propagationsresistenz ist ein zentraler Bestandteil jedes BESS-Sicherheitsgutachtens.
| Norm | Inhalt |
|---|---|
| VDE-AR-E 2510-50 | Deutsche Sicherheitsanforderungen für stationäre Li-Ion-Batterien |
| NFPA 855 | US-Standard für stationäre Energiespeichersysteme |
| IEC 62619 | Internationale Sicherheitsanforderungen für industrielle Li-Ion-Batterien |
| UL 9540A | Testmethode für Thermal Runaway Propagation |
Bei NMC-Zellen beginnt die SEI-Zersetzung ab ca. 90°C, der eigentliche Thermal Runaway ab ca. 130°C. LFP-Zellen sind thermisch stabiler — hier beginnt der Prozess erst ab ca. 270°C. Dies ist einer der Gründe für die zunehmende Verbreitung von LFP im stationären Speichermarkt.
Thermal Runaway kann durch mehrere Schutzebenen minimiert werden: BMS-Überwachung mit Zellspannungs- und Temperaturmonitoring, aktive Kühlung, thermische Barrieren zwischen Modulen, Gasdetektion, Löschsysteme und bauliche Brandschutzmaßnahmen. Ein umfassendes Sicherheitskonzept nach VDE-AR-E 2510-50 ist zwingend erforderlich.