Tischfeuerwerk

Inhaltsverzeichnis

Als die US-Verbraucherschutzorganisation CPSC (Consumer Product Safety Commission) am 15. August wieder einmal einen Rückruf von Lithiumionen-Akkus bekannt gab, war die Aufregung groß: 4,1 Millionen Akkus in Dell-Notebooks waren davon betroffen - die größte Rückrufaktion in der IT-Geschichte. Der CPSC waren bis dahin sechs Fälle bekannt geworden, in denen Akkus dieser Bauart in Brand geraten sind. Branchenprimus Dell hatte die Akkus zwischen April 2004 und Juli 2006 verkauft, meist zusammen mit Notebooks, einige als Ersatz- oder Zweitakkus. Der Rückruf betrifft alle Notebook-Linien. Deshalb sollte jeder Nutzer eines Dell-Notebooks auf www.dellbatteryprogram.com anhand der Seriennummer überprüfen, ob sein Akku einen potenziellen Brandherd darstellt.

Betroffene Kunden sollten den Akku sofort ausbauen, am besten im teilentladenen Zustand und das Notebook nur noch per Netzteil mit Strom versorgen. Sie können über ein Webformular einen Ersatzakku anfordern und sollen nach dessen Erhalt den alten Akku zurückschicken. Direkte Kosten entstehen dadurch zwar nicht, aber womöglich durch den Betriebsausfall: Ende August betrug die Wartezeit auf den Neuen bis zu einem Monat. Ein Schadenersatz für Anwender, die auf den Mobilbetrieb angewiesen sind, ist nicht vorgesehen. Mit Geschäftskunden, die zum Teil Tausende betroffene Notebooks im Einsatz haben, stimmt Dell die Austauschmodalitäten individuell ab.

Wenige Tage später, am 24. August, gab Apple bekannt, dass rund 1,8 Millionen Akkus wegen möglicher Brandgefahr ausgetauscht werden müssten. Sie stecken in den 12-Zoll-iBooks und in den PowerBooks mit 12-Zoll- und 15-Zoll-Display, die zwischen Oktober 2003 und August 2006 verkauft wurden. Die CPSC meldete neun Fälle von überhitzten Akkus, zwei davon führten zu leichten Verletzungen.

Das Prozedere des Austausches ähnelt dem bei Dell. Auf https://support.apple.com/ibook_powerbook/batteryexchange kann man überprüfen, ob das vorhandene Gerät betroffen ist, und gegebenenfalls Ersatz bestellen. Einen Rücksende-Umschlag für den alten Akku liefert Apple mit. Bis Ende August lief der Umtausch alles andere als reibungslos ab. Das Webformular akzeptierte die Seriennummern von Akkus nicht und die Hotline war überlastet. Mittlerweile sollte Apple das Verfahren im Griff haben.

Sonys Kurz-Schluss

Die betroffenen Unternehmen informieren nur häppchenweise und widersprüchlich über die Ursache der Feuergefahr, obwohl es hier wahrlich nicht um Einzelfälle geht: Der Rückruf betrifft etwa 15 Prozent aller Notebooks des Weltmarktführers Dell, bei Apple ein Drittel der verkauften Geräte.

Dell wies kurz nach Start der Rückrufkampagne die Schuld dem Akku-Hersteller Sony Energy zu, von dem alle zurückgerufenen Akkus stammten. Kleine Metallteilchen hätten in den Lithiumionen-Zellen zu einem Kurzschluss geführt. Sony antwortete postwendend, dass auch die Dell-Elektronik zur Fehlfunktion beitrage. Deshalb seien die Notebooks anderer Marken nicht betroffen. Welche Hersteller außer Dell Akkus derselben Bauart verwendeten, wollte Sony nicht mitteilen. Dann kam der Apple-Rückruf und für Sony Energy ein massives Glaubwürdigkeitsproblem.

Ein Akkupaket enthält meist vier bis acht zusammengeschaltete zylindrische Lithiumionen-Zellen. Die Zellen bestehen aus eng gewickelten Schichten: Zwischen zwei leitenden Folien liegen die Graphitanode (etwa 60 µm), der Separator und die Kathode (etwa 150 µm), meist eine Lithium-Kobalt-Verbindung. Der Separator sorgt für die Ionenleitung, indem er nur Lithiumionen durchlässt und im Normalbetrieb einen Kurzschluss verhindert.

Nach c't-Informationen unterscheiden sich die Sony-Zellen von denen anderer Produzenten (zum Beispiel Sanyo, Simplo, Samsung, Panasonic) durch einen dünneren Separator. Während diese Schicht üblicherweise 16 bis 20 µm misst, ist sie bei den betroffenen Akkus nur 9 µm dünn. So kann Sony aus dem gleichen Volumen mehr Energie herausholen. Mikroskopisch kleine Metallteilchen können produktionsbedingt beim Wickeln der Zelle bei jedem Hersteller auftreten. Produktionstechnik und Qualitätssicherung sorgen normalerweise dafür, dass nur Teilchen mit unkritischer Größe in die Zelle gelangen. Daher sollte ein Kurzschluss zwischen den Elektroden nicht auftreten, jedenfalls nicht durch die Teilchen.

Bei Zellen mit dünnerem Separator ist die Kurzschlussgefahr durch Metallteilchen höher. Zellen mit dünnerem Separator sind daher gefährlicher als solche mit dickem. Beim Laden und Entladen verändert sich die Schichtdicke, dadurch kann ein Metallpartikel durch den Separator gedrückt werden und die Zelle kurzschließen. Die gespeicherte Energie wird in sehr kurzer Zeit frei, die Zelle überhitzt sich und kann, wenn das Sicherheitsventil nicht schnell genug öffnet, wegen des Überdrucks explodieren. Ein sogenannter Shutdown-Separator soll das verhindern, indem er die Ionenleitung unterbricht. Das geschah offenbar nicht bei den überhitzten Sony-Akkus und kann mit der dünneren Separatorschicht zusammenhängen. Die Lade- und Schutzelektronik außerhalb der Zelle ist dagegen übrigens machtlos.

Trotz dieser Risiken hat Sony früh zur Marktreife geblasen und wurde kalt erwischt. Das Unternehmen beziffert den Schaden nun mit 135 bis 200 Millionen Euro, den Kursverlust an den Aktienmärkten nicht mitgerechnet. Um noch mehr Energie zu speichern, erhöhen Batteriehersteller die maximale Ladeschlussspannung auf bis zu 4,3 V statt 4,2 V - pro 0,1 V speichert die Zelle etwa zehn Prozent mehr. Das könnte zu einer schnelleren Alterung und zu einem höheren Gefährdungspotenzial führen, meint Akku-Experte Hans-Walter Praas. Ob auch Sony 4,3 V zulässt, ist uns nicht bekannt.

Wie beim Dell-Desaster versicherte Sony auch nach Bekanntgabe der Apple-Austauschaktion, dass weitere Rückrufe ausgeschlossen seien. Nach der bisherigen Informationspolitik und den uns bekannten technischen Details sind Zweifel daran angebracht. Unterdessen hat Sony-Sprecher Tom Clancy zugegeben, dass Dell und Sony bereits im Oktober 2005 Gespräche wegen der Akkuprobleme führten. Doch erst nach Berichten über in Flammen aufgegangene Notebooks informierte Dell die Öffentlichkeit.

Wer wird der Nächste sein? Akkus aus Sony-Produktion findet man natürlich auch in den hauseigenen Vaio-Notebooks, außerdem unter anderem in Geräten von Fujitsu Siemens und Lenovo.

Qualitätsprobleme

Die Rückrufaktionen von Dell und Apple stellen nur die spektakuläre Spitze dar. Rund ein Dutzend Akkurückrufe in den vergangenen zwei Jahren fast aller namhafter und einiger kleiner Notebook-Hersteller zeigen, dass die Branche ein Problem hat: Etwa fünf Prozent der Akkus aller weltweit verkauften Notebooks waren in diesem Zeitraum von Rückrufen betroffen. Jedes Mal warnten die Unternehmen vor einer möglichen Überhitzung.

Die Schuldigen muss man nicht nur bei Sony suchen, sondern bei allen Beteiligten. Die großen Notebook-Unternehmen entwickeln ihre Geräte selbst, gefertigt werden sie aber von den ODMs (Original Design Manufacturer) wie Quanta, Compal und Wistron. Die ODMs müssen dabei die Preisvorstellung ihrer Auftraggeber unter allen Umständen umsetzen und das geht nach dem Preisverfall der letzten Jahre offenbar nicht ohne Qualitätseinbußen.

Die Verlagerung der Zellen- und Separatorfertigung nach China, in der Branche wegen der niedrigeren Kosten sehr beliebt, hat ihren Teil zum Qualitätsverfall beigetragen. Bei den Akkupacks können einige Dollar an der Elektronik und an der Zellenauswahl gespart werden. Die besten Akkupacks bestehen aus selektierten Zellen mit gut übereinstimmender Charakteristik. Billige Akkupacks enthalten jedoch Zellen, die sich zum Teil unterschiedlich verhalten. Da Lithiumionen-Zellen unwiderruflich altern, ob man sie benutzt oder nicht, führen Unterschiede zwischen den Zellen dazu, dass die Elektronik solche Packs nur noch unvollkommen lädt oder das Pack sogar abschalten muss - die schwächste Zelle bestimmt die Lebensdauer. Eine meist teure und aufwendige elektronische Einzelüberwachung könnte das zum Teil kompensieren, kommt aber nicht überall zum Einsatz.

Damit Kunden solche Zellen nicht häufiger als andere wegen zu geringer Kapazität reklamieren, werden die Packs bis an die Grenze ihrer Spezifikation betrieben - oder sogar darüber hinaus. Dies erhöht das Gefahrenpotenzial der Lithiumionen-Technik. Der Hinweis von Sony Energy, auch die Notebook-Elektronik spiele beim Dell-Rückruf eine Rolle, deutet in diese Richtung. Die Indizien lassen den Schluss zu, dass Lithiumionen-Zellen heute gefährlicher sind als früher. Ob Akkuhersteller, ODM oder Notebook-Unternehmen die Schuld an dem Risiko tragen, ist dann kaum auszumachen - jeder trägt seinen Teil der Verantwortung.

Druck auf die Branche

Der Druck von politischer Seite könnte dazu führen, dass sich Kunden künftig nicht mehr mit mangelhafter Akkuqualität abfinden müssen. Die US-Verbraucherschutzorganisation CPSC untersucht derzeit, welche Gefahr von den Akkupacks ausgeht. Seit 2003 hat CPSC über 300 Vorfälle von überhitzten Lithiumionen-Akkus verzeichnet. Das japanische Wirtschaftsministerium hat eine Untersuchung der Dell-Austauschaktion angeordnet.

Die Luftfahrtbehörden sind nicht nur wegen der Terrorgefahr derzeit nervös, auch die riskanten Notebook-Akkus bereiten ihnen Sorgen. Im Februar brannte ein Frachtflugzeug von UPS bei der Landung in Philadelphia. Es hatte Lithiumionen-Akkus im Frachtgepäck. Zwar steht der Abschlussbericht noch aus, doch gehen Experten bereits davon aus, dass die Akkus das Feuer verursacht haben.

Für Lithiumionen-Akkus gelten Gefahrgutregelungen (UN-Nr. 3090 und 3091), aber die damit verbundenen vorgeschriebenen Tests genügen wohl nicht für den sicheren Transport. Die US-Verkehrssicherheitsbehörde NTSB lud nach dem Zwischenfall Mitte des Jahres zum Expertengespräch - bislang noch ohne Konsequenzen. Von Seiten der EU und der Bundesregierung war dazu bislang nichts zu hören.

Mit jedem neuen Unfall durch Akkus droht das Damokles-Schwert eines weltweiten Verbots von Lithiumionen-Akkus in Flugzeugen durch die International Air Transport Association (IATA). Weder Handy noch Notebook dürften dann noch mit an Bord - mit entsprechenden Folgen vor allem für Geschäftsreisende. Die australische Luftfahrtgesellschaft Quantas gibt schon mal einen Vorgeschmack auf das, was kommen könnte: Dell-Notebooks dürfen auf ihren Flügen nicht mehr mitgeführt werden.

Der Privatkunde hat wenig Möglichkeiten, Konsequenzen zu ziehen. Soll er die betroffenen Firmen meiden und zu Notebooks anderer Hersteller greifen? Oder sind diejenigen die Guten, die freiwillig Rückrufaktionen gestartet haben, und die anderen halten mit Infos hinterm Berg? Wer den Akku wann hergestellt hat, kann der Anwender nur bei Lenovo-Notebooks auf dem vorgesehen Weg ermitteln. Der System Management Bus (SMB) des Rechners ist unter anderem dafür da, solche Informationen auszulesen. Andere Notebooks zeigen nicht einmal das Herstellungsdatum des Akkupacks an. Der Grund mag darin liegen, dass das gute Stück altert und man dem Handel die Nörgelei der Kunden wegen der allgemein auf ein halbes oder ein Jahr begrenzte Akku-Garantie vom Halse halten will.

Unvermeidliche LiIon-Technik

Lihiumionen-Akkus sind anderen bezahlbaren Akkutechniken überlegen, unter anderem wegen der enormen Energiedichte von rund 180 Wh/kg und mehr. Zur Lithiumionen-Technik gibt es daher auf absehbare Zeit keine Alternative. Die etwas weniger kritischen Lithiumpolymer-Zellen sind teurer; man findet sie vor allem in Business-Handys. Die Gefahr der Technik oder vielmehr des Umgangs mit Lithiumionen-Akkus erhält besondere Brisanz dadurch, dass diese Akkutechnik derzeit Massenmärkte außerhalb der IT-Branche erobert. Bosch zum Beispiel bewirbt massiv seine Akkuschrauber, die „einzigartige Lithium-Ionen-Technologie“ enthalten. Mit einem Notebook geht man meist pfleglich um, mit dem Akkuschrauber eher nicht - drohen hier die nächsten Rückrufaktionen wegen explodierender Heimwerkergeräte? Bei allen Herstellern wird daher intensiv an neuen, sicheren Lithiumionen-Systemen geforscht.

Brennstoffzellen gelten als die zukünftigen Energiewunder - allerdings zu Unrecht. Sie können Lithiumionen-Akkus nicht ablösen, sondern höchstens ergänzen. Einige Unternehmen wie Toshiba, DoCoMo und Sanyo haben Brennstoffzellen-Prototypen für mobile Geräte vorgestellt, meist Direktmethanolbrennstoffzellen (DMFC). Deren Wirkungsgrad liegt bei 50 Prozent, deshalb erzeugen die Zellen genauso viel Strom wie Wärme. Das verbietet den Einsatz im Notebook, denn deren Hersteller haben genug mit Abwärme zu kämpfen. Die erste Minibrennstoffzelle wird deshalb eher ein externes Kistchen sein oder deutlich aus dem Notebook herausragen. Da eine DMFC zudem kurzzeitige Spitzenlasten nicht abdecken kann, muss ein Lithiumionen-Akku aushelfen.

Mindestens die nächsten zehn Jahre werden noch Lithiumionen den Strom fürs Notebook liefern, mit steigender Energiedichte. Gegenwärtig experimentieren die Labore unter anderem mit energieärmeren, nanostrukturierten Materialien, deren deutlich vergrößerte Oberfläche für akzeptable Ströme in ungefährlicheren Zellen sorgen soll. Sie forschen auch an unterschiedlichen Kathodenmaterialien, zum Beispiel Lithiumkathoden mit Nickel-Mangan statt wie bisher mit Kobaltoxid oder Kobaltnickel. Die Branche erwartet, dass zukünftig je nach Anforderung spezialisierten Packs aus unterschiedlichen Materialien zum Einsatz kommen.

Die verlockenden Massenmärkte außerhalb der IT werden den Konkurrenz- und Preiskampf von Akkuherstellern wie LG, Sanyo, Sony, Simplo, Samsung und Panasonic noch weiter anheizen. Eine Technik, die die Hersteller nicht im Griff haben und die für den Anwender gefährlich ist, sollte sich aber nicht frei im Markt entfalten dürfen. Das unterstreicht den Ruf nach einer internationalen branchenweiten Regelung. (jr)