Es handelt sich bei allen um „Lithiumbatterien“. Warum dürfen also Powerbanks in Flugzeuge mitgenommen werden, aber bei Elektrofahrrädern kommt es immer zu Unfällen?

In den letzten Jahren sind Brände durch Akkus von Elektrofahrrädern häufig geworden und in den Medien heiß diskutiert worden. Angesichts dieses Problems haben viele Regionen damit begonnen, strenge Maßnahmen zu ergreifen und das Aufladen von Elektrofahrrädern und deren Akkus in Innenräumen ausdrücklich zu verbieten, um potenzielle Sicherheitsrisiken zu vermeiden.

Daten zeigen, dass im Jahr 2022 landesweit insgesamt 18.000 Brände von Elektrofahrrädern gemeldet wurden, 23,4 % mehr als im Jahr 2021; Im Jahr 2023 stieg die Zahl auf 21.000, ein Anstieg von 17,4 % gegenüber 2022. Die Zahl der Brandunfälle mit Elektrofahrrädern hat von Jahr zu Jahr zugenommen, während es nur sehr wenige Berichte über Brandunfälle mit kleinen Elektrogeräten wie Powerbanks und Mobiltelefonen gibt. Dies wirft eine Frage auf: Es handelt sich allesamt um „Lithiumbatterien“. Warum sind Elektroautos also so unfallanfällig, während konforme Powerbanks in Flugzeugen mitgenommen werden können?

Bild: KI generiert

Tatsächlich bestehen die Akkus von Elektrofahrrädern und die kleinen Lithiumbatteriegeräte, die wir im Alltag verwenden (wie Mobiltelefone und Powerbanks), zwar aus ähnlichen Materialien, es gibt jedoch wesentliche Unterschiede im Design, den Nutzungsbedingungen und den Sicherheitsmerkmalen. Diese Unterschiede haben wichtige Auswirkungen auf ihre Leistung und Sicherheit, daher wollen wir sie im Detail betrachten.

Kapazitätslücke

Erstens sind die Unterschiede in Design und Größe erheblich. Die Kapazität von Akkus für Elektrofahrräder ist wesentlich größer als die von Mobiltelefonen und Powerbanks und wird üblicherweise in Kilowattstunden (kWh) oder Amperestunden (Ah) gemessen, wobei letztere üblicherweise in Milliamperestunden (mAh) gemessen werden.

Der Akku eines Elektrofahrrads muss genügend Energie liefern, um die Langstreckenfahrt des Fahrzeugs zu unterstützen, während die Akkus in Mobiltelefonen und Powerbanks nur den Strombedarf alltäglicher elektronischer Geräte decken müssen. Um der großen Kapazität und dem hohen Leistungsbedarf von Elektrofahrrädern gerecht zu werden, bestehen ihre Batterien aus Akkupacks, die aus Dutzenden oder sogar Hunderten von Zellen bestehen und mit Management- und Ausgleichssystemen ausgestattet sind, um ein gleichmäßiges Laden und Entladen jeder Zelle zu gewährleisten. Handys und Powerbanks enthalten meist nur wenige Zellen und sind relativ einfach aufgebaut.

Die Akkus von Elektrofahrrädern verfügen über mehr Zellen und ein komplexeres System, was bedeutet, dass es mehr mögliche Fehlerquellen gibt. Dies bedeutet auch, dass der Akku eines Elektrofahrrads im Brandfall heftiger und schneller brennt, da er über mehr „Brennstoff“ verfügt, was letztlich größeren Schaden anrichtet.

Ein im Treppenhaus geladenes Elektroauto fing plötzlich Feuer und explodierte in den kurzen 15 Sekunden des Videos dreimal!

Arbeits- und Ladeumgebungen sind unterschiedlich

Während der Nutzung sind Elektrofahrräder verschiedenen extremen Umweltbedingungen ausgesetzt, wie beispielsweise hohen und niedrigen Temperaturen, Feuchtigkeitsschwankungen, Vibrationen und Stößen usw. Diese Faktoren können die Alterung und den Leistungsverlust der Batterie beschleunigen und so die Sicherheitsrisiken erhöhen.

Im Gegensatz dazu werden Mobiltelefone und Powerbanks normalerweise ordnungsgemäß in einer milderen Umgebung aufbewahrt und während der Verwendung selten Stößen oder Vibrationen ausgesetzt, sodass die Sicherheitsrisiken relativ gering sind.

Copyright-Bilder in der Galerie. Der Nachdruck und die Verwendung können zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.

Gleichzeitig haben die Menschen unterschiedliche Nutzungsgewohnheiten hinsichtlich der Akkus von Elektrofahrrädern, Mobiltelefonen und Powerbanks. Akkus von Elektrofahrrädern müssen oft regelmäßig und über längere Zeit mit hoher Leistung geladen werden. Manchmal wird der Ladevorgang ohne entsprechende Aufsicht durchgeführt. Einige Unfallfälle haben gezeigt, dass Ladegeräte mehrere Steckdosen in Reihe schalten oder zum Laden sehr lange Kabel verwenden, was das Risiko von Sicherheitsunfällen erhöht.

Im Vergleich dazu ist die Ladeleistung von Mobiltelefonen und Powerbanks in der Regel geringer (selbst mit Blitzladetechnologie ist die Leistung in der Regel nicht so hoch wie bei Elektrofahrzeugen) und das Ladeverhalten ist häufiger und uneinheitlicher. Darüber hinaus sind die Benutzer von diesen Geräten abhängiger und achten stärker auf sie, sodass sie bei der Verwendung tendenziell vorsichtiger sind und weniger Risiken ausgesetzt sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich Akkus für Elektrofahrräder und kleine Lithiumbatteriegeräte zwar in den Grundmaterialien ähneln, ihre wesentlichen Unterschiede in Designkonzepten, Nutzungsszenarien und Sicherheitsanforderungen jedoch zu erheblichen Unterschieden in ihrer Leistung, ihren Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitsanforderungen führen. So wird auch verständlich, warum man bei E-Bike-Akkus streng sein muss, bei Handys und Powerbanks aber relativ entspannt ist.

Wie können wir also die Batterien von Elektrofahrrädern sicherer machen?

Sicherheitsschutz ist keine Kleinigkeit

Da ein Ausfall der Batterie eines Elektrofahrrads schwerwiegende Folgen haben kann, verfügt das Batteriesystem eines Elektrofahrrads über mehrstufige und intensivere Sicherheitsschutzmaßnahmen, wie beispielsweise Überladeschutz, Tiefentladeschutz, Kurzschlussschutz, Wärmeschutz usw.

Gleichzeitig sind die Akkus vieler Elektrofahrräder großer Marken mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet, um die verschiedenen Parameter des Akkus in Echtzeit zu überwachen und bei Bedarf Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit zu ergreifen. Obwohl Mobiltelefone und Powerbanks auch über ein gewisses Maß an Batteriemanagementfunktionen verfügen, sind diese Funktionen relativ einfach und ihr Hauptzweck besteht darin, die Akkulaufzeit zu verlängern und die Nutzungseffizienz zu verbessern.

Tatsächlich hat mein Land erhebliche Fortschritte bei der Regulierung von Elektrofahrrädern erzielt, insbesondere durch die Umsetzung von Gesetzen und Vorschriften wie GB17761-2018 „Sicherheitstechnische Spezifikationen für Elektrofahrräder“ und CNCA-C11-16:2021 „Durchführungsregeln für die obligatorische Produktzertifizierung für Elektrofahrräder“, die den Herstellern von Elektrofahrrädern klare Produktionsspezifikationen und Sicherheitsstandards bieten.

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Diese Spezifikationen legen nicht nur die Produktionsanforderungen für Elektrofahrräder fest, sondern verstärken auch die Überwachung von Elektrofahrrädern durch Maßnahmen wie die 3C-Zertifizierung, um sicherzustellen, dass nur zertifizierte Produkte auf den Markt kommen können. Diese Maßnahmen haben die Sicherheitsleistung neu produzierter Elektrofahrräder erheblich verbessert und dazu beigetragen, Sicherheitsunfälle aufgrund von Produktqualitätsproblemen zu reduzieren. Die überwiegende Mehrheit der Brandunfälle mit Elektrofahrzeugen wird heute durch Elektrofahrräder verursacht, die den Standards nicht entsprechen, durch nicht autorisierte Modifikationen, insbesondere Modifikationen der Batterie, und durch unsachgemäße Lademethoden. Ich bin davon überzeugt, dass Elektrofahrräder mit der Umsetzung neuer Standards, der Ausmusterung alter Produkte und der Verbesserung des Sicherheitsbewusstseins der Öffentlichkeit sicherer werden.

Planung und Produktion

Autor: Zhang Yan, Doktorand, gemeinsam ausgebildet am Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences und der University of Surrey, UK

Prüfung: Shao Hanqi, Ingenieur von Zhejiang Zhongke Lide New Materials Co., Ltd.

Planung – Ding Zong

Herausgeber: Ding Zong

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin