TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - BAM-Aktivitäten im Bereich Elektrische Energiespeicher N2 - Der Beitrag stellt die aktuellen, relevanten BAM-Projekte im Bereich der Sicherheit elektrischer Energiespeicher vor. Weiterhin werden derzeitige Kooperationen mit der vfdb präsentiert. T2 - 82. Sitzung Referat 10, Umweltschutz der vfdb (Vereinigung zur Förderung des deutschen Brandschutzes e.V.) CY - Online meeting DA - 04.11.2020 KW - Behälterversagen KW - Fahrzeugbrand KW - Auswirkungsbetrachtung KW - Alternative Antriebe KW - Fragment PY - 2020 AN - OPUS4-51522 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Amano, K.O.A. A1 - Hahn, S.-K. A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Rappsilber, Tim A1 - Krause, U. T1 - Experimental Investigation on Explosion Pressure Characteristics of Lithium-based (NMC) Pouch Batteries during Thermal Runaway N2 - Lithium ion batteries (LIBs) are prone to spontaneous and subsequent fire or explosion resulting from thermal runaway. The vented gases are not only toxic and flammable, their emission can also raise the surrounding pressure rapidly. In this study, characteristic variations of explosion pressure rise, rate of explosion pressure rise and 𝐾(sT)-value have been evaluated. The characteristic 𝐾(𝑠𝑇)-values were determined to evaluate the explosive behavior of LIBs during thermal runaway. The estimated values were compared to that of other explosive substances. T2 - Batterieforum Deutschland 2021 CY - Online meeting DA - 20.01.2021 KW - Pressure KW - Lithium KW - Thermal Runaway KW - Battery KW - Pouch PY - 2021 AN - OPUS4-52033 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in Second Life Anwendungen (SEE-2L) – Vorstellung des Verbundprojekts und Ergebnisse aus Vorversuchen N2 - Der Vortrag stellt das BMBF-Verbundprojekt SEE-2L (Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in Second Life Anwendung) vor. Darüber hinaus werden Ergebnisse aus Vorversuchen der Universität Magdeburg vorgestellt, in denen Untersuchungen an Batteriezellen hinsichtlich der Gasfreisetzung beim thermischen Durchgehen durchgeführt wurden. T2 - Projekttreffen BMBF-Vorhaben ALBERO CY - Online meeting DA - 20.04.2021 KW - Stationäre Energiespeicher KW - Elektrische Energiespeicher KW - EES KW - Auswirkungsbetrachtungen PY - 2021 AN - OPUS4-52481 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Bernardy, Christopher T1 - Meilensteintreffen BMBF-Vorhaben SEE-2L, Teilvorhaben BAM: Aufbau eines Großversuchsstandes N2 - Der Vortrag stellt den aktuellen Bearbeitungsstand des Teilvorhabens an der BAM dar. Neben dem eigentlichen Aufbau werden auch Herausforderungen bei der Beschaffung der Einzelkomponenten sowie Ergebnisse aus der Literaturrecherches zu den Auswirkungen von Li-Batteriespeichern beim thermischen Durchgehen vorgestellt. Als Abschluss wird noch ein Ausblick auf die anstehenden Probeversuche gegeben. T2 - Meilensteintreffen zum BMBF-Vorhaben SEE-2L (Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in Second Life Anwendungen) CY - Online meeting DA - 01.02.2022 KW - Stationäre Energiespeicher KW - Elektrische Energiespeicher KW - Auswirkungsbetrachtungen PY - 2022 AN - OPUS4-54572 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Projekte und Aktivitäten zu Elektrischen Energiespeichern an der BAM N2 - Die Sicherheit von Lithiumbatterien ist ein entscheidender Punkt beim Ausbau der Elektromobilität. Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über das Aktivitätsfeld der elektrischen Energiespeicher an der BAM. Im weiteren werden sowohl die Projekte HaCLIB (Hazard Classification ofLithium-Ion Batteries) als auch SEE-2L (Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in 2nd-Life Anwendung) vorgestellt. Darüber hinaus werden noch die hoheitlichen Aufgaben der BAM im Bereich des Transports von kritisch defekten Batterien erläutert. T2 - Sitzung des ProcessNet-AA Reaktionstechnik sicherheitstechnisch schwieriger Prozesse (AA-RTSSP) der DECHEMA CY - Online meeting DA - 13.04.2022 KW - Stationäre Energiespeicher KW - Elektrische Energiespeicher KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - EES PY - 2022 AN - OPUS4-54649 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Amano, K. A1 - Hahn, S. A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Rappsilber, Tim A1 - Krause, U. T1 - An Experimental Investigation of Thermal Runaway and Gas Release of NMC Lithium-Ion Pouch Batteries Depending on the State of Charge Level N2 - In this study, 19 experiments were conducted with 25 pouch cells of NMC cathode to investigate thermal runaway and the release of gases from lithium-ion batteries (LIBs). Single cells, double cells, and a four-cell battery stack were forced to undergo thermal runaway inside an air-tight reactor vessel with a volume of 100 dm3 . The study involved two series of tests with two types of ignition sources. In the Series 1 tests, a heating plug was used to initiate thermal runaway in LIBs in the ranges of 80–89% and 90–100% SOC. In the Series 2 tests, a heating plate was used to trigger thermal runaway in LIBs in the ranges of 30–50%, 80–89%, and 90–100% SOC. Thermal runaway started at an onset temperature of 344 ± 5 K and 345 K for the Series 1 tests and from 393 ± 36 K to 487 ± 10 K for the Series 2 tests. Peak reaction temperatures ranged between 642 K and 1184 K, while the maximum pressures observed were between 1.2 bar and 7.28 bar. Thermal runaway induced explosion of the cells and lead to a rate of temperature increase greater than 10 K/s. The amounts of gases released from the LIBs were calculated from pressures and temperatures measured in the reactor. Then, the gas composition was analyzed using a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer. The highest gaseous production was achieved at a range of 90–100% SOC and higher battery capacities 72 L, 1.8 L/Ah (Series 1, battery stack) and 103 L, 3.2 L/Ah (Series 2, 32 Ah cell)). Among the gases analyzed, the concentration of gaseous emissions such as C2H4 , CH4 , and C2H6 increased at a higher cell capacity in both series of tests. The study results revealed characteristic variations of thermal behavior with respect to the type of ignition source used. KW - Lithium-ion batteries KW - Battery KW - Pouch cell KW - NMC Cathode KW - Thermal runaways PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-548601 DO - https://doi.org/10.3390/batteries8050041 VL - 8 IS - 5 SP - 1 EP - 16 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-54860 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Abschlusstreffen BMBF-Vorhaben SEE-2L, Teilvorhaben BAM: Aufbau eines Großversuchsstandes N2 - Der Vortrag stellt den aktuellen Bearbeitungsstand des Teilvorhabens an der BAM dar. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der ersten Versuchsserie mit Batteriezellen und -modulen bis zu 6.8 kWh. Darüber hinaus werden die weiteren geplanten Versuche vorgestellt sowie die Ergbnisverwertung aus dem Projekt aufgezeigt. T2 - Abschlusstreffen zum BMBF-Vorhaben SEE-2L CY - Online meeting DA - 24.04.2023 KW - Stationäre Energiespeicher KW - Elektrische Energiespeicher KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Lithium-Ionen-Batterie PY - 2023 AN - OPUS4-57582 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - A study on thermal runaway propagation in battery cells and modules assembled of pouch cells N2 - Every technical system has a failure rate, including a lithium-ion battery. To minimize the effects in the event of a thermal runaway, it is necessary to know what consequences to expect. In the talk, current results from tests on the thermal runaway behaviour of lithium-ion batteries will be presented and conclusions drawn for the handling of those. T2 - EUSAS Conference 2023, "Addressing the fire risks of electromobility" CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 10.05.2023 KW - Electrical Energy Storage KW - Lithium-ion battery KW - Propagation KW - Consequneces PY - 2023 AN - OPUS4-57583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Bernardy, Christopher A1 - Wagner, Patrick A1 - Rappsilber, Tim A1 - Liebner, Christian A1 - Hahn, S.-K. A1 - Krause, U. T1 - Harmful effects of lithium-ion battery thermal runaway: scale-up tests from cell to second-life modules N2 - For a comprehensive safety assessment of stationary lithium-ion-battery applications, it is necessary to better understand the consequences of thermal runaway (TR). In this study, experimental tests comprising twelve TR experiments including four single-cell tests, two cell stack tests and six second-life module tests (2.65 kW h and 6.85 kW h) with an NMC-cathode under similar initial conditions were conducted. The temperature (direct at cells/modules and in near field), mass loss, cell/module voltage, and qualitative vent gas composition (Fourier transform infrared (FTIR) and diode laser spectroscopy (DLS) for HF) were measured. The results of the tests showed that the battery TR is accompanied by severe and in some cases violent chemical reactions. In most cases, TR was not accompanied by pregassing of the modules. Jet flames up to a length of 5 m and fragment throwing to distances to more than 30 m were detected. The TR of the tested modules was accompanied by significant mass loss of up to 82%. The maximum HF concentration measured was 76 ppm, whereby the measured HF concentrations in the module tests were not necessarily higher than that in the cell stack tests. Subsequently, an explosion of the released vent gas occurred in one of the tests, resulting in the intensification of the negative consequences. According to the evaluation of the gas measurements with regard to toxicity base on the “Acute Exposure Guideline Levels” (AEGL), there is some concern with regards to CO, which may be equally as important to consider as the release of HF. KW - Large-scale tests KW - Lithium-ion battery KW - Gas emission KW - Thermal runaway KW - Consequences PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-579054 DO - https://doi.org/10.1039/D3RA02881J SN - 2046-2069 VL - 13 IS - 30 SP - 20761 EP - 20779 PB - Royal Society of Chemistry (RSC) CY - Cambridge, UK AN - OPUS4-57905 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Amano, K. O. A. A1 - Hahn, S.-K. A1 - Butt, N. A1 - Vorwerk, P. A1 - Gimadieva, E. A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Rappsilber, Tim A1 - Krause, U. T1 - Composition and Explosibility of Gas Emissions from Lithium-Ion Batteries Undergoing Thermal Runaway N2 - Lithium-based batteries have the potential to undergo thermal runaway (TR), during which mixtures of gases are released. The purpose of this study was to assess the explosibility of the gaseous emission from LIBs of an NMC-based cathode during thermal runaway. In the current project, a series of pouch lithium-based battery cells was exposed to abuse conditions (thermal) to study the total amount of gases released and the composition of the gas mixture. First, the battery cells were placed in a closed vessel, and the pressure and temperature rise inside the vessel were measured. In a second step, the composition of gases was analysed using a Fourier transform Infrared (FTIR) spectrometer. We found that the amount of released gases was up to 102 ± 4 L, with a clear dependence on the battery capacity. This study showed that the concentration of gaseous emissions such as carbon monoxide (CO), methane (CH4), ethylene (C2H4), ethane (C2H6), and hydrogen cyanide (HCN) increased with higher cell capacity. Of the five studied flammable gases, the maximum concentrations of carbon monoxide (16.85 vol%), methane (7.6 vol%), and ethylene (7.86 vol%) were identified to be within their explosible range. Applying Le Chatelier’s law, a calculated lower explosion limit (LEL) of 7% in volume fraction was obtained for the gas mixture. The upper explosion limit (UEL) of the gas mixture was also found to be 31% in volume. A filter comprising pyrobubbles was used for the removal of the studied gas components released during the thermal abuse. The investigation revealed that the pyrobubbles filter was highly effect in the removal of HCN (up to 94% removal) and CO2 (up to 100% removal). Herein, we report the dependency of the method of thermal runaway trigger on the measured maximum temperature. KW - Lithium-ion battery KW - Thermal runaway KW - Smoke gas emission KW - Gas explosion KW - Explosion limit PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-576477 DO - https://doi.org/10.3390/batteries9060300 VL - 9 IS - 6 SP - 1 EP - 19 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-57647 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - BEV Accidents - Consequences in Case of a Battery Thermal Runaway N2 - The number of cars which use a battery for propulsion, like BEV (battery electric vehicle) or PHEV (plug-in hybrid electric vehicle), is increasing. Following, the probability of these car types being involved in car accidents will increase. In a worst-case accident scenario, the installed batteries could go under thermal runaway (TR). A TR could be initiated by various causes, e.g., high temperatures from outside, mechanical damage of the cells/modules/batteries or internal and external short circuits. During such an event, large amounts of heat and toxic and/or flammable gases are released. This poses a great hazard to people and property in the immediate vicinity. The paper describes a large-scale test series on the lithium-ion battery TR consequences of automobile cells and modules up to E = 6.85 kWh. Near field temperatures of ΔT > 800°C in a distance of l = 2 m were measured. During an overcharge test, fragment throwing distances of l > 30 m were detected. Subsequent gas explosions of the released gases were documented. Hydrogen fluoride (HF) was measured in all tests, from cell to module. The highest measured concentration was cHF = 76 ppm, which is significantly higher than the 30-min-level for AEGL 2 (acute exposure guideline level 2). Based on the experimentally determined consequences, concrete measures for the accident analysis are subsequently drawn. T2 - 31st Annual Congress of the European Association for Accident Research and Analysis (EVU) CY - Limassol, Cyprus DA - 05.10.2023 KW - Consequences KW - Electrical Energy Storage KW - Lithium-ion battery KW - BEV KW - Gas release PY - 2023 AN - OPUS4-58547 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Krause, Ulrich T1 - BEV Accidents - Consequences in Case of a Battery Thermal Runaway N2 - The number of cars which use a battery for propulsion, like BEV (battery electric vehicle) or PHEV (plug-in hybrid electric vehicle), is increasing. Following, the probability of these car types being involved in car accidents will increase. In a worst-case accident scenario, the installed batteries could go under thermal runaway (TR). A TR could be initiated by various causes, e.g., high temperatures from outside, mechanical damage of the cells/modules/batteries or internal and external short circuits. During such an event, large amounts of heat and toxic and/or flammable gases are released. This poses a great hazard to people and property in the immediate vicinity. The paper describes a large-scale test series on the lithium-ion battery TR consequences of automobile cells and modules up to E = 6.85 kWh. Near field temperatures of ΔT > 800°C in a distance of l = 2 m were measured. During an overcharge test, fragment throwing distances of l > 30 m were detected. Subsequent gas explosions of the released gases were documented. Hydrogen fluoride (HF) was measured in all tests, from cell to module. The highestmeasured concentration was cHF = 76 ppm, which is significantly higher than the 30-min-level for AEGL 2 (acute exposure guideline level 2). Based on the experimentally determined consequences, concrete measures for the accident analysis are subsequently drawn. T2 - 31st Annual Congress of the European Association for Accident Research and Analysis (EVU) CY - Limassol, Cyprus DA - 05.10.2023 KW - Gas release KW - Consequences KW - Lithium-ion battery KW - Electrical Energy Storage KW - BEV PY - 2023 SP - 1 EP - 18 AN - OPUS4-58552 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Saupe, Alexander A1 - Janßen, Marvin A1 - Krause, Ulrich T1 - Sicherheitsrisiko Batterien – Demonstrator aus dem Projekt SEE-2L bereits im Einsatz N2 - Der Beitrag beschreibt das BMBF-Verbundvorhaben SEE-2L. Im Artikel werden die wesentlichen Meilensteine des Projektes vorgestellt. Ebenso werden die wichtigsten im Projekt erzielten Ergebnisse aufgeführt und verlinkt. KW - Stationäre Energiespeicher KW - Batterie KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - EES KW - Elektrische Energiespeicher PY - 2023 UR - https://info.sifo.de/public/a_25436_GZ5jd/file/data/669_Informationsbrief_zur_zivilen_Sicherheitsforschung_07-2023.pdf#page=7 IS - 7 SP - 7 EP - 9 PB - Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) CY - Bonn AN - OPUS4-58347 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Krause, Ulrich T1 - BMBF-Vorhaben SEE-2L - Auswirkungen des thermischen Durchgehens von Second-Life-Lithium-Ionen-Batterien auf Modulebene N2 - Elektrische Energiespeicher können unter bestimmten Bedingungen thermisch Durchgehen. Dies ist mit der Freisetzung von großen Mengen an Wärme sowie toxischen und/oder brennbaren Gasen assoziiert. Um die potenziellen Auswirkungen des thermischen Durchgehens zu quantifizieren, wurden Versuche mit Zellen und Modulen mit einem Energieinhalt von bis zu E = 6,85 kWh durchgeführt. Es wurden verschiedene Kenngrößen, wie z.B. Temperatur, Spannung, Massenabbrand, qualitative Gaszusammensetzung sowie Fragmente, messtechnisch erfasst und ausgewertet. Die Ergebnisse können sowohl für Bemessungen im vorbeugenden baulichen Brandschutz als auch in der Prozess- und Anlagensicherheit verwendet werden. Ebenso können sie in Konzept des abwehrenden Brandschutzes integriert werden. KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Elektrische Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie KW - Stationäre Energiespeicher KW - Thermisches Durchgehen PY - 2024 SN - 1868-6540 VL - 73. Jahrgang IS - 3 SP - 111 EP - 122 PB - Ebner Media Group GmbH & Co. KG CY - Ulm AN - OPUS4-61082 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hahn, S.-K. A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Bernardy, Christopher T1 - Forschung zur Sicherheit stationärer Energiespeicher - Zwischenspeicher als wichtiger Beitrag für eine erfolgreiche Energiewende N2 - Der Artikel stellt das BMBF-Vorhaben SEE-2L dar. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Beitrag des Vorhabens für die Sicherheit von stationären Energiespeichern. Darüber hinaus wird aufgezeigt, welche Versuche bisher durchgeführt wurden und mit welchen Ergebnissen bis Projektende zu rechnen ist. KW - Stationäre Energiespeicher KW - Elektrische Energiespeicher KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Batterie KW - Thermal runaways PY - 2022 UR - https://www.behoerden-spiegel.de/e-mobility-magazin-2022/ SN - 1437-8337 VL - 2022 IS - Sonderheft E-Mobility Magazin 2022 SP - 23 EP - 24 PB - ProPress CY - Bonn AN - OPUS4-56401 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Projekttreffen BMBF-Vorhaben SEE-2L, Teilvorhaben BAM: Aufbau eines Großversuchsstandes N2 - Der Vortrag stellt den aktuellen Bearbeitungsstand des Teilvorhabens an der BAM dar. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der ersten Versuchsserie mit Batteriezellen und -modulen bis zu 6.8 kWh. Aus diesen Versuche werden die wesentlichen Ergebnisse gezeigt, insbesondere die Teperatur-, Spannungs, Gas- und Gewichtsmessung beim thermischen Durchgehen. T2 - Projekttreffen zum BMBF-Vorhaben SEE-2L (Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in Second Life Anwendungen) CY - BAM TTS, Baruth/Mark - Horstwalde, Germany DA - 08.11.2022 KW - Stationäre Energiespeicher KW - Elektrische Energiespeicher KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - EES PY - 2022 AN - OPUS4-56212 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Amano, Kofi Owusu Ansah A1 - Gimadieva, Elena A1 - Krause, Ulrich T1 - A Study on Thermal Runaway Propagation in Battery Modules Assembled from Pouch Cells N2 - Thermal runaway reactions were studied in arrangements from single battery cells with energy capacities of 2.5 Ah (9.25 Wh) to battery modules up to 6.85 kWh. All cells were pouch cells of the Li-ion NMC type and the modules were composed of such. Abuse was triggered either by overcharging or thermally by attaching a heat source (heating plate or glow plug) to the cells. Experiments with single cells or assemblies of two to four cells were undertaken in closed autoclaves. Samples of the gas released from the cells during the runaway were extracted and analysed using a Fourier-transformed infrared spectrometer (FTIR). In some experiments pressure peaks up to 7 bar (g) were observed which could not be explained by the gas release alone. Obviously, secondary explosions took place. Thermal runaway propagation was studied with and without an insulation layer between the battery cells. Several materials and combinations of them were tested as insulations: hollow glass spheres (Pyrobubbles®), phase change materials (PCM) and intumescent materials. Experiments showed that already layers of 10 to 20 mm of insulation effectively prevented the propagation of a thermal runaway. In addition to the experiments, a mathematical model was developed for studying numerically the heat transfer through arrangements of multiple battery cells and also the effect of insulation layers. This model was implemented into the commercial finite-element software package COMSOL Multiphysics®. The simulations confirmed the experimental findings that already quite thin insulation layers between cells or modules effectively delay or even suppress the propagation of the thermal runaway. T2 - EUSAS conference "Addressing the Fire Risks of Electromobility" CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 10.05.2023 KW - Thermal Runaway KW - Consequences KW - Electrical Energy Storage KW - Gas release KW - Lithium-ion battery PY - 2024 UR - https://eusas.eu/publications/eusas-journals VL - 15 SP - 43 EP - 50 PB - EUSAS e.V. (European Society for Automatic Alarm Systems e.V.), Universität Duisburg-Essen, Dept. Nachrichtentechnische Systeme CY - Duisburg AN - OPUS4-61598 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Sicherheit stationärer elektrischer Energiespeicher – Ergebnisse aus dem Projekt SEE-2L N2 - Einleitend wird im Vortrag das Aktivitätsfeld Elektrische Energiespeicher und -umwandlung vorgestellt sowie eine kurze Einführung in die Terminologie der elektrischen Energiespeicher gegeben. Im Folgenden wird das BMBF-Vorhaben SEE-2L vorgestellt. Hier wird der Schwerpunkt auf die Entwicklung und den Aufbau eines Großversuchsstand für das thermische Durchgehen von Lithium-Batterien auf Modul- und Batterieebene gelegt. Darüber hinaus werden die Ergebnisse einer ersten Versuchsserie vorgestellt. Zum Abschluss wird ein kurzer Ausblick zu weiteren anstehenden Versuchen gegeben. T2 - Behörden-Erfahrungsaustausch Anlagensicherheit 2024 CY - Berlin, Deutschland DA - 03.06.2024 KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Elektrische Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie KW - Stationäre Energiespeicher KW - Thermisches Durchgehen PY - 2024 AN - OPUS4-60190 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Bernardy, Christopher T1 - Aufbau eines Großversuchsstandes sowie Realisierung von Brandversuchen mit elektrischen Energiespeichern im Bereich bis 500 kWh - Schlussbericht zum Teilvorhaben BAM, Teil I: Kurzbericht N2 - Der Abschlussbericht stellt die wesentlichen Arbeitsschritte und Ergebnisse des Teilvorhabens der BAM im BMBF-Vorhaben SEE-2L vor. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde auf dem Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) ein Großversuchsstand für das thermische Durchgehen von Lithium-Batterien auf Modul- und Batterieebene entwickelt und aufgebaut. Im Zuge des Projektes konnte eine erste Versuchsserie zu den Auswirkungen des thermischen Durchgehens von Batteriemodulen durchgeführt werden. Der Abschlussbericht umfasst zwei Teile, im Teil I den Kurzbricht und im Teil II die eingehende Darstellung. KW - Thermisches Durchgehen KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Elektrische Energiespeicher KW - Stationäre Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600676 DO - https://doi.org/10.2314/KXP:1887873864 N1 - Das Projekt SEE-2L ist ein drittmittelfinanziertes Verbundvorhaben des BMBF, Förderkennzeichen 13N15493, Projektlaufzeit 01.02.2021 - 30.04.2023. SP - 1 EP - 20 PB - Technische Informationsbibliothek (TIB) CY - Hannover AN - OPUS4-60067 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Saupe, Alexander A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Bernardy, Christopher A1 - Janßen, Marvin A1 - Amano, Kofi Owusu Ansah A1 - Krause, Ulrich T1 - Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher – Ergebnisse aus dem Projekt SEE-2L N2 - Die Transformation der Energienutzung von konventionellen zu erneuerbaren Quellen führt dazu, dass zukünftig mehr Energie effizient zwischengespeichert werden muss. Eine Möglichkeit der elektrochemischen Zwischenspeicherung bieten Lithium-Ionen-Batterien. Hierfür können ausgemusterte Automobilantriebsbatterien verwendet werden. Erfüllen sie die hohen Anforderungen des mobilen Bereichs nicht mehr, haben sie oftmals noch eine ausreichende Kapazität und Leistungsfähigkeit für die stationäre Zwischenspeicherung. Neben der Verwendung der Batterien im größeren Maßstab, z.B. bei Energieversorgern, werden durch den vermehrten Einsatz von Photovoltaik-Anlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern verstärkt Zwischenspeicher für Privathaushalte nachgefragt. Dies birgt auch für Einsatzkräfte neue Herausforderungen in der Gefahrenabwehr. Im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt „SEE-2L – Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher in Second Life Anwendungen“ wurden Versuche mit Second Life Modulen durchgeführt. Verbundpartner im Projekt waren neben der vfdb die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Zudem war das Institut der Feuerwehr Nordrhein-Westfalen eingebunden. Die durchgeführten Versuche bilden eine Grundlage für die Einordnung der Batteriespeicher, z.B. aus Sicht des baulichen Brandschutzes, zur Methodik der Brandbekämpfung oder zur Risikobewertung hinsichtlich der Prozess- und Anlagensicherheit. Im Beitrag werden die Versuchsergebnisse vorgestellt und Ansätze für deren Anwendung gezeigt. Um die gewonnenen Erkenntnisse zu vermitteln, wurde im Projekt zudem ein Schulungskonzept für Einsätze mit Lithium-Ionen-Technologien erarbeitet, das im Beitrag präsentiert wird. Es besteht aus theoretischen und praktischen Anteilen, sodass bei den Feuerwehren praxisnah aus- bzw. fortgebildet werden kann. T2 - 70. Jahresfachtagung der vfdb CY - Magdeburg, Deutschland DA - 06.05.2024 KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Elektrische Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie KW - Stationäre Energiespeicher KW - Thermisches Durchgehen PY - 2024 SN - 978-3-9360-5038-7 SP - 645 EP - 657 PB - vfdb, Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes e.V. CY - Münster AN - OPUS4-60068 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Sicherheit elektrochemischer Energiespeicher - Ergebnisse aus dem Projekt SEE-2L N2 - Im Rahmen des BMBF-Vorhabens SEE-2L wurde auf dem Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) ein Großversuchsstand für das thermische Durchgehen von Lithium-Batterien auf Modul- und Batterieebene entwickelt und aufgebaut. Im Zuge des Projektes konnte eine erste Versuchsserie zu den Auswirkungen des thermischen Durchgehens von Batteriemodulen durchgeführt werden. Im Vortrag werden die wesentlichen Ergebnisse der Versuche vorgestellt. T2 - Magdeburg-Köthener Brandschutz- und Sicherheitstagung CY - Magdeburg, Germany DA - 14.03.2024 KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Elektrische Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie KW - Stationäre Energiespeicher KW - Thermisches Durchgehen PY - 2024 AN - OPUS4-60143 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Amano, Kofi Owusu Ansah A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Gimadieva, Elena A1 - Köhler, Florian A1 - Krause, Ulrich T1 - Thermal runaway and explosibility of the gas release from 18650 sodium-ion cells of NFM chemistry N2 - The present study investigates the thermal runaway behaviour and explosibility of the gas mixture released from sodium-ion batteries (SIBs). A total of 30 tests comprising two test series were performed using 18650 SIBs with a NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM) chemistry. The cells of SOC level = 0 %, 25 %, 50 %, 75 % and 100 % were subjected to thermal abuse inside a 10 L pressurized reaction vessel. In test series 1, the tests were performed in an air atmosphere. In test series 2, an inert atmosphere was used. First, the total amount of gas released from the SIBs was calculated based on the temperature and pressure measured in the reaction vessel. Subsequently, a gas composition analysis was performed using a Fourier-transformed infrared (FTIR) spectrometer. This study revealed that the thermal runaway in SIBs could be categorized into four phases. At the onset of thermal runaway, the thermal runaway-induced explosion of the cells resulted in a rate of temperature rise ranging from 2 K/s to 70 K/s. The investigation further revealed a peak reaction temperature of 415 ◦C and a maximum pressure of 4 bar could be reached at thermal runaway in the 10 L vessel. The gas release of up to 5 ± 0.3 L (4 ± 0.2 L/Ah, 1.3 ± 0.1 L/Wh) from test series 1 and 2.4 ± 0.2 L (2 ± 0.1 L/Ah, 0.53 ± 0.04 L/Wh) from test series 2 showed a dependence on SOC and failure environment used. By applying Le Chatelier's mixing rule, the measured gas release from the air atmosphere showed a calculated lower explosion limit and upper explosion limit values of 4.8 % and 24 % in volume fraction, respectively. KW - Sodium-ion battery KW - Thermal runaway KW - Gas release KW - Gas explosion KW - Explosion limit PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-631782 DO - https://doi.org/10.1016/j.est.2025.116614 SN - 2352-152X VL - 122 SP - 1 EP - 16 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-63178 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Tschirschwitz, Rico A1 - Pascal, Schmitz A1 - Krause, Ulrich T1 - Forschung zur Sicherheit von Elektroenergiespeichern N2 - Bei der Umstellung der Energieversorgung von fossilen auf „erneuerbare“ Energieträger kommt der Zwischenspeicherung von Energie eine entscheidende Bedeutung zu. Volatile Energieträger wie Solar- und Windenergie werden in Abhängigkeit der Tageszeit und des Wetters gewonnen, sodass die Energiegewinnung starken Schwankungen unterliegt und gleichzeitig begrenzt vorhersagbar ist. Hinzu kommt, dass der Zeitpunkt von Spitzenwerten verfügbarer Energie (z. B. Sommernachmittag bei Wind und Sonnenschein) nur bedingt mit den Zeiten des größten Energiebedarfs (z. B. Winterabend mit niedrigen Temperaturen) übereinstimmt. KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Thermisches Durchgehen KW - Stationäre Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie KW - Elektrische Energiespeicher PY - 2025 UR - https://www.schadenprisma.de/archiv/artikel/forschung-zur-sicherheit-von-elektroenergiespeichern/ SN - 0343-3560 VL - 2025 IS - 2 SP - 14 EP - 17 PB - Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e.V. (IFS) CY - Kiel AN - OPUS4-63994 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hahn, Sarah-K. A1 - Janßen, Marvin A1 - Tschirschwitz, Rico T1 - Was macht eigentlich… der Demonstrator aus dem Forschungsprojekt SEE-2L? N2 - In den Jahren 2021 bis 2023 hat die BAM im Verbund mit weiteren Institutionen das BMBF-Vorhaben SEE-2L bearbeitet. Der Artikel gibt einen kurzen Überblick über die daraus weitergeführten Aktivitäten. KW - Auswirkungsbetrachtungen KW - Thermisches Durchgehen KW - Stationäre Energiespeicher KW - Lithium-Ionen-Batterie KW - Elektrische Energiespeicher PY - 2025 UR - https://info.sifo.de/-lp/GZ5jd25436/c5350177#SEE-2L VL - 2025 IS - 06 SP - 24 EP - 28 PB - Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) CY - Bonn AN - OPUS4-63996 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -