Seit dem 1. Januar 2009 wurden die Transportvorschriften für Lithium-Ionen-Zellen und -Akkus verschärft. In Pulver- oder Staubform kann sich Lithium bei Raumtemperaturen von zirka 20°C selbst entzünden. Als festes Material entzündet sich Lithium an der Luft erst mit Erreichen des Schmelzpunktes von 179°C, aber wenn dieser Punkt erreicht ist, entwickelt sich schnell ein nicht löschbarer metallischer Brand mit Temperaturen von über 2000°C.
Heftig reagiert Lithium auch bei Kontakt mit Wasser. Es geht nicht unter, sondern schwimmt auf der Wasseroberfläche umher. Dabei bildet sich leicht brennbares Wasserstoffgas und stark ätzendes Lithiumhydroxid. Durch die Entzündung des Wasserstoffes kann es in geschlossenen Räumen zu Explosionen kommen. Zudem löst das Wasser Lithiumhydroxid und nimmt dessen ätzende Eigenschaften an.
Schutz vor diesen Effekten bieten neben Sorgfalt beim Umgang mit diesem Material umfangreiche Testreihen, bei denen Transportrisiken vorab im Labor simuliert werden. Bereits seit 2003 sind alle Lithiumzellen und -batterien unabhängig vom System und vom Lithiumgehalt auf spezielle, verbindlich vorgeschriebene Sicherheitsstandards zu testen. Ohne diesen qualifizierten Testnachweis dürfen diese Akkumulatoren grundsätzlich nicht in den Verkehr gebracht werden.
Seit Beginn letzten Jahres sind nun für den Transport von Lithium-basierten Zellen und Batterien zahlreiche neue Regelungen zu beachten. Nicht nur, dass jetzt Lithiumzellen und -batterien generell als Gefahrgut der Klasse 9 eingestuft sind, auch die Vorschriften für Anmeldung, Verpackung, Kennzeichnung, Handling und Begleitpapiere haben sich zum Teil erheblich geändert. So wird nun zum Beispiel zwischen Lithium-Ionen- und Lithium-Metall-Batterien/-Zellen unterschieden. Entscheidend ist auch, wie und in was die jeweilige Zelle bzw. Batterie verpackt wurde.
Hierfür wurden insgesamt sechs neue UN-Versandbezeichnungen mit neuen Nummern vergeben wurden: UN 3480 Lithium-Ionen-Batterien (inklusive Lithium Polymer), UN 3481 Lithium-Ionen-Batterien mit Ausrüstungen verpackt, UN 3481 Lithium-Ionen-Batterien in Ausrüstungen, UN 3090 Lithium-Metall-Batterien (inklusive Batterien aus Lithium-Legierung), UN 3091 Lithium-Metall-Batterien mit Ausrüstungen verpackt und UN 3091 Lithium-Metall-Batterien in Ausrüstungen.
Generelle Voraussetzung für die Zulassung von Lithiumzellen und/oder -batterien zum Transport ist der Nachweis der erfolgreichen Prüfungen gemäß den UN „Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Test and Criteria“ Teil III, Abschnitt 38.3. Dabei spielt es erst einmal keine Rolle, ob eventuell Freistellungen in Anspruch genommen werden können oder die Zellen/Batterien als Klasse-9-Güter eingestuft sind und somit die gefahrgutrechtlichen Bestimmungen in Gänze eingehalten werden müssen. Vorgeschrieben sind acht Testreihen für Lithiumzellen und sechs Testreihen für Lithiumbatterien.
Für die sechs in einer bestimmten Reihenfolge durchzuführenden Testreihen an Lithiumbatterien werden zwischen 16 und 24 serienreife Akkupacks benötigt.
Als erstes wird ein Druckabfall in einem Flugzeug simuliert. Dafür werden die Prüfzellen oder Akkus unter einem Druck von 11,6 kPa (115 mbar) oder weniger für mindestens sechs Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 20° ± 5°C gelagert. Die Prüfung ist wie auch bei dem zweiten, dritten und vierten Test bestanden, wenn es bei den Zellen und Batterien zu keinem Massenverlust, keinem Leck, keiner Entlüftung, keiner Zerlegung, keinem Aufbrechen und keinem Feuer kommt und wenn die Leerlaufspannung jeder Prüfzelle oder Batterie nach der Prüfung nicht kleiner als 90% der Spannung ist, die sie direkt vor diesem Verfahren hatte.
Der zweite Test überprüft die Unversehrtheit der Dichtung und die internen elektrischen Verbindungen bei schnellen und extremen Temperaturänderungen. Dafür werden die Prüfzellen und Prüfbatterien mindestens sechs Stunden bei einer Temperatur von 75° ±2°C gelagert, anschließend innerhalb von maximal 30 Minuten auf - 40° ±2°C abgekühlt und bei dieser Temperatur wiederum mindestens sechs Stunden aufbewahrt. Nach zehnmaliger Wiederholung der Prozedur bleiben die Prüflinge nochmals 24 Stunden lang bei einer Umgebungstemperatur von 20° ±5°C unter Beobachtung. Großzellen und Großbatterien sollen den extremen Prüftemperaturen mindestens 12 Stunden ausgesetzt werden.
Verschiedene Schwingungen während des Transports simuliert der dritte Test. Die auf der Platte der Schwingungseinrichtung gesicherten Zellen oder Batterien werden dafür innerhalb von 15 Minuten logarithmisch von 7 auf 200Hz und wieder zurück auf 7Hz in sinusförmiger Schwingung gebracht, ein Zyklus, der sich innerhalb von drei Stunden für jede der drei zueinander senkrechten Montagepositionen der Zelle zwölfmal wiederholt.
Der Stoßtest simuliert unter anderem einen Fall aus großer Höhe. Zuerst werden die Zellen oder Batterien mit einer festen Montageeinrichtung gesichert, die alle Montageflächen des Prüflings abstützt. Danach folgen insgesamt 18 halbsinusförmige Stöße aus verschiedenen Richtungen mit einer Spitzenbeschleunigung von 150gn und einer Impulsdauer von 6ms. Bei Großzellen und -batterien beträgt die Spitzenbeschleunigung 50gn und die Impulsdauer 11ms.
Besondere Sicherheitsvorkehrungen erfordert der bei 55°C ±2°C Gehäusetemperatur und weniger als 0,1Ω Gesamtaußenwiderstand provozierte externe Kurzschluss-Test. Zellen und Batterien erfüllen diesen Test, wenn während der mindestens einstündigen Kurzschluss- und der anschließenden sechsstündigen Beobachtungsphase die äußere Temperatur 170°C nicht übersteigt und keine Zerlegung, kein Bruch und kein Feuer auftreten.
Der Überladetest dient der Überprüfung der diversen Schutzmechanismen im Akkupack. Dafür werden acht Packs mit dem zweifachen zulässigen Ladestrom und dem 1,2- (Packs 18V) bzw. 2-fachen der empfohlenen Ladespannung oder 22V (Packs >18V) 24 Stunden überladen und danach sieben Tage beobachtet. Die lange Beobachtungszeit soll ausschließen, dass es bei einiger Zeit vor dem Transport überladenen Akkus später, bei internen Kurzschlüssen in den Zellen zu einem Feuer kommt.
+Erst mit dem Nachweis der bestandenen sechs Testreihen sind Lithium-Akkupacks für den Transport zugelassen. Lithiumzellen müssen zusätzliche Tests, die Schlagprüfung und die erzwungene Entladung bestehen.
Für Lithium-Ionen-Akkupacks mit einer Leistung bis 100Wh bzw. -Zellen bis 20Wh und Lithium-Metall-Akkupacks mit einem Lithiumgehalt bis 2g bzw. Zellen bis 1g existiert eine sogenannte „Freistellungsregelung“ - auch „erleichterter Transport“ genannt. Unter Einhaltung der Sondervorschrift 188 und 230 des ADR/RID, ADNR, IMDG-Code und der Verpackungsvorschriften 965-970, Teil 2 der IATA Gefahrgutvorschriften, unterliegt die Beförderung dieser Lithiumzellen und -batterien nicht den übrigen Vorschriften und Bestimmungen.
Um zum erleichterten Transport zugelassen zu werden - also ohne den Vorschriften der Gefahrgutverordnung in vollem Maße zu genügen - müssen Sendungen unter anderem ein spezielles Hinweisschild auf der Verpackung mit einer Notfall-Telefonnummer gekennzeichnet werden. In den Begleitdokumenten muss angegeben werden, dass das Packstück Lithium-Ionen- bzw. Lithium-Metall-Batterien/Zellen enthält, bei Beschädigung Entzündungsgefahr besteht, im Falle einer Beschädigung besondere Vorkehrungen einzuhalten sind und bei Bedarf auch eine Prüfung und Umverpackung durchzuführen ist.
Bei Überschreitung der Freigrenzen der 20Wh/100Wh beziehungsweise 1g /2g Lithiumgehalt müssen Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien immer als Gefahrgut der Klasse 9, Verpackungsklasse II gemäß den Verpackungsvorschriften transportiert werden.
