Autobatterien: Was Flammschutzmittel können und was nicht

Lithium-Ionen-Batterien sind eine Schlüsseltechnologie für moderne Mobilität und Energiewende. Doch mit ihrer steigenden Verbreitung wächst auch die Diskussion über Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere den Einsatz von Flammschutzmitteln in den Kunststoffgehäusen von Autobatterien. Ein aktuelles Paper im Fachjournal Environmental Science & Technology (Jahl et al., 2025) stellt die Wirksamkeit dieser Maßnahme infrage und verweist auf potenzielle Gesundheits- und Umweltgefahren. Wir haben die Argumente der Veröffentlichung zusammengefasst und unsere Fragen dazu an mehrere Hersteller von Flammschutzmaßnahmen, darunter Bosch, 3M und Dow, geschickt. Leider hat nur Lanxess auf unsere Anfrage reagiert und die Fragen beantwortet.

Warum braucht es überhaupt Brandschutzmaßahmen bei Lithium-Ionen-Batterien?

Batteriebrände sind besonders gefährlich, weil sie durch einen sogenannten thermischen Durchgang (thermal runaway) entstehen. Dabei erhitzt sich eine beschädigte Zelle unkontrolliert und gibt Wärme an benachbarte Zellen weiter, bis eine Kettenreaktion auslöst. Diese Brände sind schwer zu löschen und können giftige Gase freisetzen. Besonders Elektrofahrzeuge sind betroffen, da ihre Batterien große Mengen gespeicherter Energie enthalten.

Fragwürdige Effektivität von Flammschutzmitteln?

Das Paper beschreibt nun, dass Flammschutzmittel in Kunststoffgehäusen von Lithium-Ionen-Batterien oft nicht die gewünschte Schutzwirkung haben:

“Trying to stop thermal runaway fires by adding flame retardants to plastic is like adding a screen door to a submarine.” (Vyto Babrauskas, Ignition Handbook)

„Der Versuch, einen thermal runaway durch Flammschutzmittel in Plastik zu verhindern, ist wie das Anbringen einer Fliegengittertür an einem U-Boot.“

Das Paper argumentiert, dass Flammschutzmittel in Batteriegehäusen zwar einer offenen Flamme für kurze Zeit standhalten können, jedoch kaum Einfluss auf den eigentlichen thermischen Durchgang nehmen. Sobald sich dieser Prozess in Gang setzt, entstehen Temperaturen und Reaktionen, die das chemische Flammschutzmittel nicht mehr aufhalten kann. Zudem werfen die Autoren die Frage auf, ob die bisher existierenden Standardtests, die für die Bewertung von Flammschutzmitteln genutzt werden, überhaupt realistische Brandszenarien widerspiegeln.

Dazu sagt Lanxess: „Flammschutzmittel helfen bei einem thermischen Durchgehen einer E-Autobatterie nicht. Das ist auch nicht ihre Aufgabe. Bei einem Elektrodenkurzschluss in den Batteriezellen – ausgelöst beispielsweise durch einen Unfall oder einen Steinschlag – startet eine Kettenreaktion, durch die extrem hohe Temperaturen im Akku entstehen. Es entsteht innerhalb kürzester Zeit ein Großbrandszenario. Dann können Flammschutzmittel nichts mehr ausrichten.

Flammschutzmittel sollen und können einen Entstehungsbrand verhindern oder – wenn ein Brand bereits entstanden ist – dessen Ausbreitung verzögern. Beispielsweise verhindern flammgeschützte Kabelummantelungen für eine bestimmte Zeitdauer, dass sich die Kabel bei Überhitzung oder Kurzschluss entzünden. Dasselbe gilt für Kunststoffgehäuse. Sie sollen bei Kontakt mit einem glühenden Kabel oder Hitzeeinwirkung von außen nicht in Brand geraten. Flammschutzmittel können somit dazu beitragen, die Gefahr eines thermischen Durchgehens zu minimieren, indem man das Risiko einer Brandeinwirkung von außen so klein wie möglich hält.“

Gesundheits- und Umweltgefahren: Wie gravierend sind sie wirklich?

Darüber hinaus betonen die Autoren, dass viele Flammschutzmittel, insbesondere Organohalogene und Organophosphate, erhebliche Risiken für Mensch und Umwelt bergen. Sie können:

• neurologische, reproduktive und immunologische Schäden verursachen,

• sich in der Umwelt anreichern und schwer abbaubar sein,

• die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen verschlechtern und deren Recycling erschweren.

Das Paper stellt fest:

„The production of chemical flame retardants and their incorporation into electronic devices and other products often results in occupational exposure.“

„Die Produktion und Verwendung chemischer Flammschutzmittel in elektronischen Geräten führt häufig zu berufsbedingter Exposition.“

Alternative Lösungsansätze

Anstatt sich auf Flammschutzmittel zu verlassen, schlagen die Autoren andere Maßnahmen vor:

• Bessere Qualitätskontrolle in der Produktion, um Defekte zu minimieren

• Stabilere Gehäuse aus Metall anstelle von Kunststoff

• Intelligente Batteriemanagementsysteme, die kritische Bedingungen frühzeitig erkennen

• Entwicklung sichererer Batterietechnologien, z. B. Feststoffbatterien

Diese Alternativen klingen sinnvoll, doch bleibt unklar, ob sie in der Praxis wirtschaftlich umsetzbar sind. Metallgehäuse können beispielsweise das Gewicht und die Kosten von Batterien erhöhen. Zudem sind Feststoffbatterien zwar vielversprechend, aber noch nicht marktreif. Welche realistischen Alternativen es kurzfristig gibt, ist offen.

Auf die Frage, „Wie sehen Ihre zukünftigen Pläne im Bereich Flammschutz für Batterien für E-Autos aus? Beispielsweise im Hinblick auf Stoffe, die weniger oder keine schädlichen Gase freisetzen“, antwortet Lanxess: „Wir bieten ein umfangreiches Portfolio an Flammschutzmitteln für den Einsatz in Polymeren an. Diese kommen in Elektrofahrzeugen zum Einsatz, z.B. im Batteriegehäuse, in Kabeln und Hochvolt-Steckern. Insbesondere der Trend zu Lightweight führt zu einem höheren Einsatz an Polymeren im Vergleich zu anderen (schwereren) Werkstoffen. “