(Bild: Kbo Australia )
Erschienen in: E&E Mai 2011, S. 66
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Sicher durch‘s Kinderzimmer fliegen

Aufgrund der hohen Leistungsdichte der Lithium-Polymer-Akkus (LiPos) und der Überlegenheit gegenüber bisherigen Akkutechnologien findet die Lithium-Polymer-Technik nicht nur vielfältige Verwendung in Elektrowerkzeugen, Handys und Fernbedienungen, sondern hält neuerdings auch in hohem Maße Einzug in die deutschen Kinderzimmer, wo immer längere Laufzeiten mit geringem Gewicht und Bauvolumen gefragt sind. *  Dirk Segl, SGS Consumer Testing Services  

Seien es Modellautos, Spielzeughubschrauber, Funkgeräte oder Aufsitzspielzeuge: kurze Ladezeiten, geringes Gewicht und lange Laufzeiten lassen das Herz eines Kindes und seiner Eltern höher schlagen und steigern den Spielwert des Produkts. Zudem fallen durch die zunehmende Massenfertigung dieser Akkus in Asien die Preise und machen diese Technik auch für preiswerte Spielzeuge sehr attraktiv. Doch was steckt hinter der Lithium-Ionen-Polymer-Technik? Welche Gefahren birgt diese Technik speziell im Kinderzimmer?

Ein „Lithium-Ionen-Polymer“-Akku ist überwiegend aus den Komponenten Stromzuführung, negative Elektrode, Elektrolyt und positiver Elektrode als Schichtfolien hergestellt. Die äußere Haut dieser Akkus ist sehr dünn und anfällig gegenüber mechanischer Belastung durch scharfe oder spitze Gegenstände. Zudem ist die Energiedichte sehr hoch.

Im Zusammenhang mit diesen Eigenschaften ergeben sich mögliche Gefahren aus den Inhaltsstoffen der Batterie. Es kann zu Verätzungen und Reizungen von Haut und Augen sowie zur Vergiftungsgefahr durch eine orale Aufnahme kommen. Hinzu kommen elektrische Risiken sowie eine Explosions- und Verpuffungsgefahr aber auch Feuer- und somit Verbrennungsgefahr.

Das Verhalten eines Kindes lässt sich nicht mit dem rationellen Verhalten eines Erwachsenen gleichsetzen. Auch während des üblichen und vorhersehbaren Gebrauchs sollte bedacht werden, dass Kinder in ihrem Verhalten nicht das gleiche Maß an Umsicht zeigen. Kinder im Alter zwischen 3 und 7Jahren lernen gerade erst den Körper im Spiel zu nutzen. In diesem Entwicklungsstadium prägen Entdeckerlust und Bewegungsdrang das Spiel. Der Entdeckungsdrang ist meist grenzenlos und spielen heißt vor allem: Alles Mögliche wird aufgemacht und ausgeräumt, angefasst und untersucht, manchmal auch zerlegt. Schließlich will ein Kind wissen, wie die Welt funktioniert. Weckt der leicht zugängliche Akku nun das Interesse eines Kindes, kann es schnell zu mechanischen Beschädigungen des Akkus kommen. Eventuell austretende Inhaltsstoffe der Batterie können dann die Gesundheit von Kindern gefährden. Jedem Produkt sollten daher die Sicherheitsdatenblätter des Akkus beigefügt werden, aus denen die jeweiligen Inhaltsstoffe hervorgehen. Im Notfall, wie z. B. bei Verätzungen oder Vergiftungen, können hier die nötigen Informationen abgerufen und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.

Legt der Hersteller bzw. Händler diese Sicherheitsinformationen nicht bei, sollten diese in die Bedienungsanleitung übernommen werden und darüber hinaus Angaben zum Verhalten bei Kontakt mit den Inhaltsstoffen gemacht werden – z. B. die Angabe der Nummer für die Giftzentrale. Da Hersteller und Händler häufig einem hohen Wettbewerb und daraus resultierendem Preisdruck unterliegen, werden oftmals weniger Zeit und Kosten in die Entwicklung der Produkte und ihrer Komponenten investiert, als eigentlich benötigt wird. Ladeeinheiten (günstige Steckernetzteile oder einfach gehaltene Trenntransformatoren) und Akkus sind meist Zukaufteile unterschiedlicher Hersteller, die füreinander konzipiert wurden bzw. miteinander harmonieren müssen. Diese Einheiten werden jedoch oft nicht auf das Zusammenwirken hin entwickelt, sollen dann innerhalb des Spielzeugs aber funktionieren.

Gefahrenpotentiale

Lithium-Polymer-Akkus sind elektrisch empfindlich gegen Überladen, Tiefentladen, zu hohe Ströme und langes Lagern in entladenem Zustand. Die Zellen werden dann in den meisten Fällen geschädigt oder sogar zerstört. Bei Überladung können sich Lithium-Polymer-Akkus zum Beispiel entzünden oder auch verpuffen. Zur Ladung sollte daher unbedingt ein für diesen Akku konstruiertes bzw. ein spezielles LiPo-Akku-Ladegerät verwendet werden, welches auch im Einzelfehlerfall den Akku nicht schädigen kann. Die verwendeten, zugekauften „Ladegeräte“ sind mit dieser Aufgabe jedoch oftmals überfordert und im Einzelfehlerfall zwar als Komponente selbst – soweit sie den Anforderungen der Niederspannungsrichtlinie und anwendbaren Produktnormen entsprechen – für den Anwender sicherheitstechnisch unbedenklich. Denn die Schutzkleinspannung an der Sekundärseite der Ladeeinheit wird demnach nicht überschritten. Dies trifft aber nicht für den zu versorgenden LiPo-Akku zu, den diese Ladegeräte speisen und dessen Ladeschlussspannung sie in diesen Fehlerfall bei Weitem überschreiten. Kommt es innerhalb der Ladeeinheit somit zu einem von außen nicht erkennbaren Überschreiten der Ladeschlussspannung, wird der Akku bis hin zum Brand oder einer Verpuffung geschädigt.

Die Produktnormen aus den Bereichen der Niederspannungsrichtlinie und der Spielzeugrichtlinie (wie z.B. DIN EN 60335-2-29, DIN EN 60950, DIN EN 61558-2-4, DIN EN 62115, DIN EN71-1) behandeln einen solchen unsachgemäßen Betrieb auf unterschiedlichste Art. Ein nachvollziehbarer, einheitlicher Stand der Technik, der auf diese Problematik eingeht, ist für diese Produktgruppe daher noch nicht vorhanden. Einzig der Produktnorm-Entwurf für Akkumulatoren und Batterien mit alkalischen oder anderen nicht säurehaltigen Elektrolyten (E DIN IEC 62133) behandelt dieses Thema für die einzelnen Komponenten. Den möglichen kindlichen Umgang mit diesen speziellen LiPos lässt sie aber außer Betracht. So darf nach E DIN IEC 62133 beispielsweise die Zelle nach der Beanspruchung durch Quetschen zwar nicht brennen oder explodieren, ein Auslaufen des Elektrolyts ist jedoch kein Ausschlusskriterium. Des Weiteren sind diese speziellen Produkte nicht prüfpflichtig. Weitere Gefahrenpotentiale liegen in den frei zugänglichen Steckverbindungen zwischen den Ladeeinheiten und den zu versorgenden Anschlussstellen der Produkte. Werden Spielzeuge, die frei zugängliche Anschlussstellen besitzen, von Kindern unachtsam verstaut und diese Anschlussstellen durch andere leitende Objekte kurzgeschlossen, birgt ein Kurzschluss bedingt durch die sehr hohe Energiedichte der Akkus eine sehr hohe Brand- und Explosionsgefahr. Beziehungsweise können die Inhaltsstoffe dann entweichen und in direktem Kontakt mit dem spielenden Kind kommen. Über entsprechende Steckvorrichtungen oder zusätzliche „Protection Boards“, die die Lade- und Entladespannungen und Ströme begrenzen, kann dies verhindert werden. Diese müssen aber ebenfalls, wie die vorher beschriebenen Ladegeräte, auf den Bedarf des Akkus abgestimmt worden sein. Doch was passiert, sollte es einmal zu einer Verpuffung, Entzündung oder zum Austreten von Gasen und Elektrolyten kommen? Wissen Eltern, welche speziellen Löschmittel bereitzuhalten sind, welche Schutzausrüstungen erforderlich sind und welche Maßnahmen unter gar keinen Umständen durchgeführt werden dürfen? Auch hier geben die detaillierten Sicherheitsdatenblätter Aufschluss. Denn die Gefahren bei unzureichenden Konstruktionen sind vielfältig; die Beteiligten in diesen Situationen oft überfordert. Um Kinder bestmöglich zu schützen, sollten sie gar nicht erst in diese Gefahrensituation kommen oder unbeabsichtigt gebracht werden. Nur sichere, mit Bedacht und Erfahrung entwickelte Produkte ermöglichen einen qualitativ hohen technischen Standard und betrachten die einzelnen LiPo-Komponenten unter Berücksichtigung des von Kindern zu erwartendem Verhaltens. Ziel einer solchen Produktentwicklung sollte es zudem sein, Gefahren zu vermeiden, die für alle Benutzer – egal ob Kind oder Aufsichtsperson – nicht unmittelbar erkennbar sind.

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