WiWo App 1 Monat für nur 0,99 €
Anzeigen

Rückruf bei Hyundai Brandgefahr fürs Elektroauto-Image

Brennendes Auto auf der Autobahn. (Symbolbild) Quelle: dpa

Der südkoreanische Autohersteller Hyundai strebt an die Weltspitze der E-Auto-Hersteller, musste neulich aber bei 82.000 Elektroautos wegen Brandgefahr die Batterie austauschen. Was schief lief, was das für deutsche Hyundai-Kunden bedeutet – und wie gefährlich E-Autos wirklich sind.

  • Artikel teilen per:
  • Artikel teilen per:

Die Membran ist klein, hauchdünn, ein Cent-Produkt. Sie trennt Batteriezellen voneinander und sorgt in einer Autobatterie, die aus Hunderten Batteriezellen und Membranen besteht, für den richtigen Stromfluss – vorausgesetzt, die Membran ist exakt montiert. Wenn nicht, sucht sich der Strom andere Wege, falsche Wege. Die Batteriezellen überhitzen; erst eine, dann viele und schließlich brennt der hunderte Kilogramm schwere Batterieblock im Fahrzeugboden.

So oder so ähnlich könnte es in den Batterien von 82.000 Elektrofahrzeugen des südkoreanischen Autokonzerns Hyundai, zu dem auch die Marke Kia gehört, aussehen. Hyundai hat im Februar den Rückruf dieser Fahrzeuge angeordnet. Neben 76.000 SUVs des Modells Kona EV ging es dabei auch um einige Tausend Ioniq Elektro sowie einige hundert E-Stadtbusse. Wohlgemerkt: Nicht, weil die Fahrzeuge alle abbrennen werden, sondern weil das Risiko besteht. Weltweit sollen seit der Einführung des betroffenen Kona-Modells laut Unternehmensangaben 14 Akkubrände gemeldet worden sein. Der Rückruf erfolgte auch nicht, weil die südkoreanischen Behörden ihn angeordnet hätten, sondern als freiwillige Maßnahme des Herstellers.

Ob wirklich, wie bislang vermutet, verrutschte Membranen die Ursache sind und welches Unternehmen dafür verantwortlich ist – Hyundai oder der ebenfalls südkoreanische Batteriehersteller LG Chem – ist unklar und wird von dem Autobauer und seinem Zulieferer untersucht. Der Akkufertiger hat in einer Erklärung Hyundai für die Probleme verantwortlich gemacht: Der Autohersteller habe Empfehlungen für das Laden der Akkus nicht korrekt umgesetzt. Das südkoreanische Transportministerium verwies dagegen auf technische Defekte der LG-Akkus.

Fest steht: Der Rückruf dürfte den fünftgrößten Autokonzern der Welt über 700 Millionen Euro kosten und ist für Südkorea eine peinliche Angelegenheit. Denn sowohl Hyundai als auch LG Chem streben seit Jahren nach einem Spitzenplatz in der Elektromobilität und sind schon weit gekommen: Hyundai/Kia ist laut E-Auto-Index der Beratung AlixPartners der viergrößte E-Auto-Anbieter in Europa und auch im deutschen Markt. LG Chem ist der drittgrößte Batteriehersteller der Welt und zeigte zuletzt das stärkste Umsatzwachstum unter allen Branchenführern. Mit Schrecken erinnern sich die Koreaner in diesen Tagen an eine andere, ganz ähnliche Schmach im Jahr 2017: Damals brannten Smartphones des Apple-Konkurrenten Samsung – wegen defekter Batterien der Samsung-Tochter SDI.

Was der Rückruf in Südkorea für die E-Autos des Herstellers in Deutschland bedeutet, ist unklar. Möglich ist, dass Hyundai nach dem Abschluss der technischen Untersuchungen auch einen Rückruf in Deutschland anordnet – oder sogar, sollte das Kraftfahrt-Bundesamt sich einschalten – von Amts wegen dazu gezwungen wird. Ein solcher Rückruf wäre der nächste zu einem bereits bestehenden Rückruf von Ende letzten Jahres: Da rief der Hersteller rund 6000 E-Autos wegen Batterieproblemen zurück. Mit einem Softwareupdate soll ein Mangel an der Batterie behoben werden. Nur wenn das Update nicht ausreicht, was laut Hersteller bei etwa zwei Prozent der Fahrzeuge der Fall ist, soll die gesamte Batterie getauscht werden.

Der Rückruf von Hyundai war im vergangenen Jahr der Dritte E-Auto-Rückruf in Deutschland. Zuvor hatten Ford und BMW zahlreiche Modelle in die Werkstätten beordert. Bei BMW bestand eine Überhitzungsgefahr in den Batterien wegen Verunreinigungen in der Produktion bei einem Zulieferer. Auch Ford ging von Verunreinigungen als Grund für fehlgeleitete Stromflüsse aus. In beiden Fällen kamen die Zellen aus Südkorea – von Samsung SDI. Also dem Hersteller, der bereits die brennenden Akkus der Samsung-Smartphones hergestellt hatte.

Die Brandgefahr bei den E-Autos lässt Autokäufer in Deutschland aufhorchen. Mehr als jeder zehnte verkaufte Neuwagen ist derzeit ein E-Auto. Noch in diesem Jahr soll es eine Million E-Autos auf deutschen Straßen geben – und jedes von ihnen ein potenzieller Brandsatz? Experten winken ab. „E-Autos brennen weder heftiger noch häufiger als Benziner oder Diesel“, sagt etwa der Vizepräsident des Deutschen Feuerwehrverbandes, Karl-Heinz Knorr. 

Das Besondere an E-Auto-Bränden ist, dass sich die Batterie nicht nur durch äußere Einflüsse, wie Unfälle, sondern auch von innen heraus entzünden kann. Das empfinden viele zu recht als besonders beunruhigend. Es gibt Fälle, in denen sich bereits gelöschte E-Autos auf dem Abschleppwagen oder in der Werkstatt erneut entzündeten. 99,9 Prozent der elektro-Pkw fahren mit der Lithium-Ionen-Batterie. Mehrere Zellen werden zu einer Batterie zusammengesetzt, die wiederum mit einem dicken Stahlmantel umhüllt ist. „Wird der aber, etwa bei einem schweren Unfall, beschädigt, kann die Batterie Feuer fangen“, sagt Audi-Sicherheitsingenieur Sascha Staudenmaier.

Die Lithium-Ionen-Zelle besteht aus vier wesentlichen Bauteilen: Anode, Kathode, Seperator und Elektrolyt. Meist ist es der Elektrolyt die Brandursache. Er sorgt dafür, dass die geladenen Lithium-Teilchen vom Plus- zum Minuspol schwimmen können, und retour, und so den Strom beim Aufladen speichern und beim Fahren abgeben. In der aktuellen Li-Ionen-Technik ist der Elektrolyt immer flüssig, und aus brennbarem Material. Mit Flammhemmern versuchen die Hersteller, die Gefahr zu minimieren. Bei Unfällen kann der Elektrolyt auslaufen, wenn der Akku stark beschädigt wird. Und in mechanisch beschädigten Zellen kann der normalerweise durch den Seperator getrennte Plus- mit dem Minuspol in Verbindung kommen und Kurzschlüsse verursachen. „Kurzschlüsse sind die häufigste Ursache für Brände ohne äußere Einwirkungen in der Lithium-Batterie“, sagt Batterieforscher Winter. 

„Brände können auf drei Arten entstehen“, erklärt er. „Durch mechanische Einwirkungen, etwa bei einem Crash; elektrisch, also durch starkes Überladen, und thermisch, durch zu viel Hitz.“ Moderne E-Autos verfügen über eine Reihe von Schutzmechanismen, um alle drei Ursachen so gut wie möglich auszuschalten.

Lösung des Problems durch Zellchemie?

Große, schwere Hindernisse, die der Fahrer übersieht, extreme Buckel, tiefe Löcher, dicke Äste nach einem Sturm, oder großes verlorenes Stückgut eines Lkw, zum Beispiel, können die Schutzpanzer der Batterie in Extremfällen aber beschädigen. Wird auch die Zellwand in Mitleidenschaft gezogen, kann es zum Kurzschluss und Brand kommen. Ein Problem: Physische Unfalltests sind teuer und können im Ernstfall ein ganzes Testlabor abfackeln; bei GM in Detroit gab es 2011 einen solchen Vorfall. Akkus, Module und Zellen werden zwar, bevor sie ins Serienauto gelangen, aufwendig in Dampf-, Kälte- und Hitzekammern, auf Rüttlern und Schaukeln etc. mechanisch und thermisch gefoltert. Ganze E-Autos mit kompletten Akkus werden meist nur einfachen physischen Crashtests unterzogen. Der Gesetzgeber schreibt nur zwei Minuten im Feuer vor, in denen sich die Batterie nicht entzünden darf. Allerdings muss auch ein voller Benzintank nur zwei Minuten ins Feuer. Die meisten Tests finden virtuell statt, es sind also reine Modellrechnungen.

Elektrisch kann die Zelle sich entzünden, wenn sie über- oder unterladen wird. Lithium-Ionen-Batterien sind für eine bestimmte Menge elektrische Energie ausgelegt, die sie in einer bestimmten Zeit laden und angeben können. Wird eine dieser Grenzen überschritten (etwa zu viel oder zu schnell geladen), kann die Zellchemie degenerieren. In der Folge kann es in der Zelle zu Kurzschlüssen kommen und letztlich zu Bränden. Hier ist die Art der verwendeten Zellchemie wichtig. Es gibt Dutzende unterschiedlicher Materialkompositionen in der Lithium-Ionen-Zelle, besonders für die Kathode. Einige gängige Kathoden-Materialien neigen schneller zur Überhitzung als andere, wenn sie elektrisch überladen werden. In Lithium-Ionen-Zellen für E-Autos werden aktuell vor allem NMC (Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid) und NCA (Lithium-Nickel-Aluminium-Oxid) in der Kathode verwendet. Sie sind sehr stabil, überhitzen erst bei 135 Prozent Überladung. Andere Kathodenmaterialien, die in Kleingeräten wie Akkuschraubern zum Einsatz kommen, schon ab 105 Prozent.

Eine bereits seit einigen Jahren in Bussen und eLkw eingesetzte Zellchemie könnte das Brandproblem beenden, meint der Batterieforscher Maximilian Fichtner von der Uni Ulm und dem KIT in Karlsruhe: Lithium-Eisenphosphat. Diese Zellchemie galt lange als zu schwer und zu träge für Premium-Pkw und andere mobile Akkus, wie in Smartphones. Sie fand sich mehr in stationären Heimspeichern oder eben großen, schweren Nutzfahrzeugen. Vor allem chinesische Forscher haben sie jedoch in den vergangenen Jahren weiter entwickelt. BYD setzt sie bereits im Pkw ein. Tesla zog bei seinen in China gebauten Model 3 und Model Y nach, verwendet dort ebenfalls Li-Eisen. Und siehe da: die Technik hat neben der fehlenden Brandgefahr weitere Vorteile. Sie benötigt zum Beispiel auch keine teuren und heiklen Rohstoffe wie Kobalt und Nickel.



Der gefürchtete Thermal Runaway

Um sicher zu arbeiten, muss die Batterie in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden, in der Regel zwischen minus 25 und plus 75 Grad. Fällt das dafür zuständige Kühl- und Heizsystem aus, ist auch Hitze eine potenzielle Brandursache. Ebenso große Kälte, bei der sich Gase und so genannte Dendriten – fingerförmige geballte Ansammlungen von Lithium-Atomen – bilden und Explosionen beziehungsweise einen Kurzschluss verursachen können. Gefürchtet bei Feuerwehren ist der so genannte Thermal Runaway: eine Kettenreaktion, die durch zu hohe Temperaturen in der Zelle ausgelöst wird. Übersteigt die Temperatur eine bestimmte Schwelle, löst sie chemische Reaktionen in der Zelle aus, die wiederum die Zelltemperatur weiter anheizen und sie noch schneller steigen lassen. Ab einem gewissen Punkt wird der Prozess unkontrollierbar. Solche Brände sind dann schwer zu löschen. Auch über Fälle, in denen sich bereits gelöschte E-Autos auf dem Abschleppwagen oder in der Werkstatt erneut entzündeten, wurde berichtet – wenn auch weltweit in den vergangenen zehn Jahren weniger als zehn. Analog zum Überladeschutz gilt: Thermomanagement-Systeme werden extrem aufwendig getestet und enthalten in Autos mehrere Sicherheitsredundanzen, ein Restrisiko aber bleibt.

Besonders viel mediale Aufmerksamkeit erregen brennende E-Autos, die nicht bei einem Unfall, sondern beim Laden oder gar nachts beim Parken scheinbar von selbst anfangen zu brennen. „Es gibt auch Spontanbrände“, sagt Winter. Fast immer sind sie auf Produktionsfehler der Hersteller zurückzuführen, wenn eine Ursache ermittelt werden kann. So kann eine unsauber gefertigte Zelle zum Beispiel schief geschnitten oder unsachgemäß gewickelt worden sein. Dann könnten positiv und negativ geladene Teile der Zelle in Kontakt kommen. „Die gleiche Wirkung haben kleine Metallspäne, die beim Schneiden in das Innere der Zelle gelangt sind“, so Winter.

„Meist stellt sich nach einer scheinbar spontanen Selbstentzündung bei den Ermittlungen heraus, dass der Akku eben doch irgendwann zuvor mechanisch beschädigt wurde“, sagt Batterieforscher Winter. Von 21 Brandfällen, die von US-Feuerweheren und Staatsanwälten seit 2013 genauer untersucht wurden, waren elf die direkte Folge eines Verkehrsunfalles. Bei sechs weiteren stellte sich heraus, dass der Akku doch zuvor beschädigt wurde, meist ohne, dass der Besitzer dies merkte – oder es zugeben wollte.

Das interessiert WiWo-Leser heute besonders


 Was heute wichtig ist, lesen Sie hier


Eindeutige Statistik

Unabhängig von der Antriebsart geht die Zahl der Auto-Brände seit den 1970er Jahren zurück. 15.000 im Jahr brennen aber immer noch aus, insgesamt zählen Versicherungen und Feuerwehren gar 40.000 Fahrzeugbrände, kleine Schmor- und Kabelbrände mitgezählt. Pro Milliarde gefahrener Kilometer gibt es 65 Autobrände bei Diesel und Benzinern. Und E-Autos? Hier ist die Statistik noch dünn. Aber die Tendenz ist klar. Sie brennen weniger oft. Drei Tesla brennen pro Milliarde Kilometer, hat Martin Winter von der Uni Münster errechnet. Also rund 22 Mal seltener als andere Autos. Eine Untersuchung aus den USA von 2018 zählte 21 brennende Tesla bei bis dahin etwa 350.000 verkauften Modellen. Ebenfalls 20 Mal weniger Brände je verkauftem Auto als bei Verbrennern. Aber: „Elektroautos sind das Neue, das wird zu Recht besonders kritisch unter die Lupe genommen“, schreiben schwedische Forscher in einer Studie, in der sie die Brandgefahr durch Elektroautos untersucht haben.

Besonders kritisch war unlängst die fränkische Stadt Kulmbach: Nachdem ein in Brand geratener Benziner dort eine Tiefgarage schwer beschädigt hatte, wurde sie nach der Sanierung für bestimmte Autos gesperrt: für E-Autos.

Mehr zum Thema: E-Autos brennen nicht häufiger und nicht heftiger als Benziner oder Diesel. Aber sie müssen anders gelöscht werden. Wie sich deutsche Feuerwehren derzeit auf E-Auto-Brände vorbereiten.

© Handelsblatt GmbH – Alle Rechte vorbehalten. Nutzungsrechte erwerben?
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%