Von Catherine Bischofberger
Drei neue Normausgaben, die eine breite Verwendung in der Batterieindustrie haben, wurden veröffentlicht.
Primärbatterien können einfach recycelt werden und sind eine energiesparende Lösung für viele Anwendungen, von Spielzeug über Uhren bis hin zu Herzschrittmachern.
Fernbedienungen, Wanduhren, Rauchmelder, intelligente Stromzähler, Herzschrittmacher… Die Liste der Geräte, die mit Primärbatterien betrieben werden, ist endlos. Wir verwenden sie jeden Tag in verschiedensten Geräten und Dingen. Sie kommen bei Kinderspielzeug genauso zum Einsatz wie bei sensorgestützten Wearables. Es besteht aber fälschlicherweise die Ansicht, dass diese Batterien bald der Vergangenheit angehören und in naher Zukunft von wiederaufladbaren Batterien (Akkus) ersetzt werden, was auf den ersten Blick umweltfreundlicher erscheinen mag. Aber wie so oft ist die Wirklichkeit deutlich komplexer, sobald man sich die Technologie und das tatsächliche Geschehen auf den Märkten einmal genauer ansieht.
Marc Boolish, der Vorsitzende von IEC/TC 35 (DKE/K 372), fasst es wie folgt zusammen: „Die Zahl der auf dem Markt verwendeten Primärbatterien steigt. Weltweit können immer mehr Geräte mit Batterien betrieben werden. Dazu gehören Geräte, bei denen es schwierig wenn nicht gar unmöglich ist, sie an das Stromnetz anzuschließen wie beispielsweise intelligente Stromzähler oder Wasserdruck-Messgeräte. Zudem gibt es eine steigende Nachfrage von neuen bzw. schnell wachsenden Märkten, wie dem Markt für medizinische bzw. Freizeit-Wearables. Hinzu kommt, dass Primärbatterien in den letzten 20 Jahren deutlich kleiner geworden sind. Die heute in unzähligen Anwendungen eingesetzten Batterien sind nicht größer als eine Münze, während es vor 20 Jahren noch üblich war, große Monobatterien zu verwenden.“
IEC/TC 35 erarbeitet Normen für Primärzellen und -batterien, macht Angaben zu Spezifikationen, Maßen und Leistung und bietet Orientierungshilfe bei Umwelt- und Sicherheitsfragen. Das Recycling von Primärbatterien ist inzwischen ein etabliertes und gebräuchliches Verfahren, was unter anderem den internationalen Normen des IEC/TC 35 zu verdanken ist.
Das Technische Komitee hat unlängst drei neue Ausgaben von weit verbreiteten Normen, IEC 60086-1, IEC 60086-2 und IEC 60086-3, veröffentlicht.
IEC 60086-1 enthält grundlegende Anforderungen an sowie Angaben zu Primärzellen und -batterien. Das Dokument wird regelmäßig aktualisiert, um sicherzustellen, dass es mit den neuesten Entwicklungen sowohl im Bereich der Batterietechnologie als auch im Bereich der Technologie von batteriebetriebenen Geräten mithält. Die neue Ausgabe enthält insbesondere eine neue Tabelle für Leistungsprüfungen in Bezug auf Lagerung und Entladung und einen komplett überarbeiteten Anhang F.
IEC 60086-2 legt spezifischere Anforderungen fest. Sie ergänzt die allgemeinen Angaben und Anforderungen von IEC 60086-1.
IEC 60086-3 legt Leistungs- und Sicherheitsanforderungen für Uhren fest. Alle drei Ausgaben sind als Redline-Version verfügbar, in der die Änderungen gegenüber den vorherigen Ausgaben in Rot hervorgehoben sind.
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Wiederaufladbare Batterien waren in letzter Zeit in den Nachrichten, nachdem sich die Anzahl der Berichte über den rasant steigenden Absatz von Elektrofahrzeugen während der COVID-19-Pandemie vervielfacht hat. Wir laden alle die Akkus unserer Mobiltelefone bzw. Tablets auf und halten das im Allgemeinen für energieschonender als leere Batterien wegzuwerfen, selbst wenn diese recycelt werden. Laut Marc Boolish wird dieser eventuell bestehende Eindruck jedoch nicht durch Fakten gestützt. „Man sollte nie voreilige Schlüsse ziehen. In der Batterieindustrie sprechen wir von der richtigen Batterie für die richtige Anwendung. Primärbatterien sind viel energieeffizienter für Anwendungen mit niedrigem Energiebedarf wie Rauchmelder oder die Fernbedienung für den Fernseher. Wir meinen damit Geräte, die nicht viel Energie benötigen, um zu funktionieren, und die nicht ständig im Gebrauch sind. Sie funktionieren mit Batterien, die zunehmend kleiner werden und bis zu 12 Jahre halten können. Die Verwendung erzeugt dabei deutlich weniger Treibhausgasemissionen als wiederaufladbare Batterien, die einen hohen Energieverbrauch haben.“
Elektrofahrzeuge beispielsweise verwenden Lithium-Ionen-Akkus, um zu fahren, und diese Batterien werden wieder aufgeladen, indem sie an das Stromnetz angeschlossen werden. Dabei verbrauchen sie eine große Menge an Strom. Die Besorgnis darüber, wie sich dieser hohe Energieverbrauch auf das Stromnetz auswirken wird, wächst: Es ist nicht ausgeschlossen, dass es zu Engpässen kommen kann, wenn die Zahl der Elektrofahrzeuge weiter zunimmt und sich Elektrofahrzeuge in Zukunft gegenüber anderen Fahrzeugen durchsetzen.
Vorerst, bis sich erneuerbare Energien flächendeckend durchgesetzt haben, bedeutet ein hoher Energieverbrauch auch, dass der Verbrauch schmutziger und umweltschädlicher Energieträger, zum Beispiel fossile Brennstoffe, steigt. Fahrzeuge, die wenig Energie verbrauchen, sind deshalb eine umweltschonendere Option.
Ein weiterer positiver Umweltaspekt ist die Tatsache, dass kleine Primärbatterien im Vergleich zu wiederaufladbaren Zellen eine geringe Menge an Rohstoffen verbrauchen.
Lithium-Ionen-Akkus: Kompendium und Praxisleitfaden für Hersteller, Entwickler und Anwender
Lithium-Ionen-Akkus verfügen über zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten – von tragbaren Geräten über die Elektromobilität bis hin zu stationären Heimspeichern. Der entscheidende Vorteil gegenüber anderen Akkus: eine deutlich höhere Energiedichte. Li-Ionen-Akkus sind allerdings nicht ganz unproblematisch.
Das VDE Kompendium sowie eine Risikoeinschätzung für Lithium-Ionen Speichermedien bieten allen Interessierten einen guten Einstieg in dieses Thema.
Laut Takao Uyama, Sekretär von IEC/TC 35, besteht das Technische Komitee aus 16 aktiven Mitgliedern aus der ganzen Welt, einschließlich Tunesien, Indien, Iran und sogar Nordkorea.
Boolish äußert sich begeistert: „Videokonferenzen während der Pandemie haben viele Länder, die es sich vorher nicht leisten konnten, zu den Meetings anzureisen, zur Teilnahme ermutigt. Hoffentlich wird dies auch nach der Pandemie, wenn wir wieder zur neuen Normalität zurückkehren, in gewissem Umfang fortgeführt. Es ist großartig, eine aktivere Teilnahme von Schwellenländern zu sehen.“
Sowohl Boolish als auch Uyama drängen die europäischen Regulierungsbehörden, die Normen des IEC/TC 35 als Leistungs- und Sicherheitsmaßstab für Primärbatterien zu übernehmen. Sie möchten auch allen nicht bis zum Ende gedachten Ideen der offiziellen Stellen bezüglich der Abschaffung dieser Zellen zuvorkommen. Die Botschaft, die sie vermitteln, konzentriert sich auf Leistung, die Umwelt und Sicherheit.
Boolish betont: „Wenn wir bis 2050 Klimaneutralität erreichen wollen, dann kommt den Primärbatterien eine wichtige Rolle zu. Würde man sagen, dass wir morgen nur noch wiederaufladbare Batterien verwenden dürfen, dann gäbe es nicht nur einen deutlichen Anstieg an Kohlendioxidemissionen und einen erheblichen Druck auf das Stromnetz, sondern es würden auch die Sicherheitsbedenken wachsen. Einige wiederaufladbare Lithium-Ionen-Zellen, die von skrupellosen Herstellern produziert wurden, haben Brände ausgelöst und dieses Risiko würde automatisch steigen.“
Primärbatterien werden uns daher erhalten bleiben und in Zukunft sogar noch mehr genutzt werden. Dabei werden sie von den IEC-Normen zu Leistung, Sicherheit und Umwelt unterstützt.
Redaktioneller Hinweis:
Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 03/2021.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2021-03/are-primary-batteries-a-sustainable-option
Die im Text aufgeführten Normen können Sie nach Veröffentlichung beim VDE VERLAG erwerben.
Components & Technologies konzentriert sich auf Bauteile, Komponenten und Materialien, die in unterschiedlichsten Endprodukten verbaut werden und dort zur Anwendung kommen. Qualität und Eigenschaften der fertigen Produkte werden durch die eingesetzten Komponenten und Materialien entscheidend beeinflusst. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im
