Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) lassen sich in einem schulischen Robotiklabor sicher einsetzen, aber nur unter strengen Verfahrensvorgaben. Überlässt man sie den unbeaufsichtigten Gewohnheiten von Lernenden, sind sie das mit Abstand größte Brandrisiko im Klassenraum. Wenn in Ihrem Labor eigene Drohnen oder andere Maker-Projekte mit hohen Strömen gebaut werden, kommen Sie kaum um sie herum – ihr Leistungsgewicht und ihre Entladeraten sind unerreicht. Wettbewerbsprogramme schließen sie oft vollständig aus: Ein Roboter der FIRST Tech Challenge muss beispielsweise genau einen zugelassenen 12-V-NiMH-Akku aus der Liste in Regel R601 verwenden, und ein LiPo ist kein zulässiger Ersatz. Verlangt Ihr Lehrplan hingegen nur Mikrocontroller-Projekte mit geringen Strömen, sollten Sie LiPos ganz vermeiden und stattdessen NiMH-Packs, LiFePO4-Zellen oder handelsübliche USB-Powerbanks nutzen.

Wenn Sie LiPos einsetzen müssen, ist Sicherheit keine Frage des guten Willens der Lernenden, sondern ein technisches und organisatorisches Problem. Im Folgenden steht, wie und warum LiPos im schulischen Umfeld versagen und welcher Aufbau nötig ist, um sie sicher zu handhaben.

Warum LiPos im Klassenraum versagen

Eine LiPo-Zelle arbeitet zwischen 3,0 V (vollständig entleert) und 4,2 V (voll geladen), bei einer Nennspannung von 3,7 V pro Zelle. Die Chemie ist heikel, weil der Elektrolyt in einem brennbaren Polymergel gebunden und in einem weichen Folienbeutel statt in einem starren Stahlbecher eingeschlossen ist.

Im Schullabor führen vier konkrete Fehlerbilder dazu, dass Packs aufblähen, giftiges Gas abgeben oder in einen thermischen Durchgehen geraten:

• Tiefentladung unter 3,0 V pro Zelle: Lernende lassen einen Roboter übers Wochenende eingeschaltet oder fahren ihn, bis die Motoren blockieren. Fällt eine Zelle unter ihre kritische Schwelle, bilden sich im Inneren Kupferbrücken. Lädt man eine so beschädigte Zelle wieder auf, kann sie intern kurzschließen und sich entzünden.
• Stoß und Durchstich: Weiche Folienbeutel bieten keinerlei mechanischen Schutz. Ein ungesicherter Akku, der aus einem Kampfroboter geschleudert oder bei einer Kollision unter dem Chassis zerdrückt wird, kann sofort oder Stunden später einen inneren Separatorschaden erleiden.
• Falsch gewähltes Ladeprofil: Programmierbare Balancer-Ladegeräte (etwa die allgegenwärtigen Geräte der B6-Bauart) verlangen, dass die Nutzerin oder der Nutzer Chemie, Zellenzahl (z. B. 2S, 3S, 4S) und Ladestrom auswählt. Wer versehentlich einen 3S-LiPo (11,1 V) mit einem 4S-Ladeprofil (14,8 V) lädt, treibt das Pack in ein thermisches Durchgehen.
• Degradation in den Ferien: Packs über vier Wochen südafrikanischer Schulferien voll geladen bei 4,2 V pro Zelle im Regal liegen zu lassen, beschleunigt den Aufbau des Innenwiderstands und die Gasbildung – daher der bekannte „aufgeblähte“ Akku.

Das kostengünstige Lagerprotokoll für den Klassenraum

Sie brauchen keinen mehrere Tausend Rand teuren explosionsgeschützten Industrieschrank, um ein Schullabor abzusichern. Sie brauchen räumliche Trennung und einen nicht brennbaren Behälter.

1. Die Munitionskiste ohne Dichtung

Ausgemusterte Militär-Munitionskisten aus Stahl im Kaliber .50 sind der Goldstandard für günstige LiPo-Aufbewahrung. Es gibt dabei allerdings eine entscheidende Sicherheitsregel: Entfernen Sie die Gummidichtung aus dem Deckel. Gerät ein LiPo in einer verschlossenen, luftdichten Munitionskiste in ein thermisches Durchgehen, wird der Behälter zum ungewollten Druckbehälter. Ohne Gummidichtung können Gase frei entweichen, während die Stahlwände Flammen und glühende Partikel zurückhalten.

2. Ein eigener Ladebereich

Erlauben Sie niemals das Laden von Akkus an allgemeinen Werkbänken, umgeben von Pappe, 3D-Drucker-Filament und Papier. Richten Sie eine zentrale Ladestation mit folgenden Regeln ein:

• Aufgestellt auf blankem Betonboden, einer Metallwerkbank oder einer Fliesenfläche – mindestens 1,5 Meter entfernt von brennbaren Materialien.
• Ausgestattet mit einem eigenen 2-kg- oder 5-kg-Pulverlöscher (oder CO₂-Löscher), direkt neben der Werkbank montiert. Hinweis: Übliche Feuerlöscher löschen einen Lithiumbrand nicht unmittelbar, halten aber das Umfeld unter Kontrolle, während sich das Pack selbst verzehrt.
• Die Regel, dass kein Akku unbeaufsichtigt lädt. Das Laden endet mit dem Schultag; über Nacht lädt nichts.

Die Balancer-Laderegeln, die Lehrkräfte durchsetzen müssen

Erlauben Sie Lernenden nie, mehrzellige LiPos mit einfachen Steckernetzteil-Ladegeräten zu laden. Mehrzellige Packs müssen immer über das Balancerkabel (der kleine weiße mehrpolige JST-XH-Stecker) zusätzlich zum Hauptstromkabel geladen werden. Über das Balancerkabel kann das Ladegerät die Spannung jeder einzelnen Zelle überwachen und angleichen.

Wählen Sie die Ladeströme konservativ. Ein sicherer Richtwert für Schullabore ist 1C (der Strom entspricht der Kapazität des Packs in Amperestunden; ein 2200-mAh-Pack lädt also mit höchstens 2,2 A). Erlauben Sie im Klassenraum niemals Schnellladeprogramme.

Für Teams, die Wettbewerbshardware bauen und Hilfe bei der Auswahl regelkonformer, wettbewerbstauglicher Akkulösungen brauchen, erklären unsere Ressourcen zur FIRST Tech Challenge, welche 12-V-NiMH-Packs zulässig sind und wie man sie pflegt.

Beschädigte LiPos sicher ausmustern und entsorgen

Jedes Pack, das sichtbar aufgebläht ist („Kissenbildung“), süßlich-chemisch riecht oder eine Zelle unter 2,5 V aufweist, muss sofort außer Dienst gestellt werden. Werfen Sie es nicht in den normalen Hausmüll.

So mustern Sie einen Akku sicher aus:

1. Isolieren: Legen Sie das beschädigte Pack in Ihre Quarantäne-Munitionskiste aus Metall außerhalb des Hauptgebäudes.
2. Vollständig auf 0,0 V entladen: Schließen Sie das Pack an ein dafür vorgesehenes Entladegerät an oder löten Sie eine 12-V-Glühlampe aus dem Kfz-Bereich mit geringer Stromaufnahme an einen passenden Stecker und lassen Sie es über 24 Stunden herunterziehen, bis der Glühfaden dunkel bleibt. Auf echte 0 V entleert, ist die Chemie inert.
3. Abschneiden und abkleben: Schneiden Sie die Akkukabel einzeln durch (niemals Plus und Minus gemeinsam mit einer Metallschere), isolieren Sie die Enden ab und verdrillen Sie die Leitungen oder isolieren Sie sie sorgfältig mit Isolierband.
4. Zum Elektroschrott bringen: Geben Sie das inerte Pack bei einer kommunalen Sammelstelle für Elektroschrott oder in einer Batteriesammelbox ab.

Wenn Sie Ihre gesamte Klassenraum-Hardware überprüfen oder Rat brauchen, wie sich wartungsintensive Energiesysteme in unteren Klassenstufen durch sicherere Alternativen ersetzen lassen, besuchen Sie unseren Leitfaden zu Beschaffung und Aufbau von Laboren.