Thermal Runaway – also das thermische Durchgehen einer Lithium-Ionen-Zelle – ist deshalb so gefährlich, weil es sich nicht um einen „normalen“ Brand handelt. Es ist eine sich selbst verstärkende chemisch-thermische Reaktion, die im Inneren der Batterie entsteht und von außen nur schwer kontrollierbar ist. Sobald dieser Prozess begonnen hat, produziert die Batterie mehr Wärme, als sie abführen kann. Diese zusätzliche Wärme beschleunigt wiederum die chemischen Reaktionen – ein Teufelskreis entsteht.

Ein zentrales Problem sind die extrem hohen Temperaturen. Während viele typische Wohnungsbrände bereits bei einigen hundert Grad Celsius verlaufen, können bei einem durchgehenden Lithium-Ionen-System Temperaturen von über 800 bis 1000 °C auftreten. Diese Hitze reicht aus, um angrenzende Materialien spontan zu entzünden, Metalle zu schwächen und selbst bauliche Strukturen erheblich zu belasten.

Hinzu kommt die Freisetzung giftiger und korrosiver Rauchgase. Beim Zerfall des Elektrolyten und anderer Zellbestandteile entstehen unter anderem reizende und teilweise hochtoxische Gase. In geschlossenen Räumen können diese innerhalb kürzester Zeit lebensgefährliche Konzentrationen erreichen. Gleichzeitig lagern sich aggressive Rückstände auf Oberflächen ab und verursachen oft massive Folgeschäden an Elektronik, Steuerungen und Metallteilen.

Ein weiteres Risiko ist die mögliche Wiederentzündung. Selbst wenn ein Brand scheinbar gelöscht wurde, kann im Inneren der Batterie noch genügend Restenergie vorhanden sein, um die Reaktion erneut zu starten. Das bedeutet: Ein Ereignis ist nicht unbedingt vorbei, nur weil keine Flammen mehr sichtbar sind.

Auch explosionsartige Druckereignisse sind möglich. Durch die Bildung großer Mengen brennbarer Gase steigt der Druck im Zellgehäuse stark an. Reißt das Gehäuse auf, können sich diese Gase schlagartig entzünden – es kommt zu einer Stichflamme oder Druckwelle.

Besonders kritisch wird es bei größeren Batteriesystemen, etwa in Heimspeichern oder Elektrofahrzeugen. Dort sind viele Zellen dicht nebeneinander angeordnet. Wenn eine Zelle thermisch durchgeht, überträgt sich die Hitze schnell auf benachbarte Zellen. Diese sogenannte Zell-zu-Zell-Ausbreitung kann aus einem lokalen Defekt ein umfassendes Brandereignis machen.

Auch die Brandbekämpfung ist anspruchsvoll. Klassische Löschmittel können Flammen zwar unterdrücken, stoppen aber nicht automatisch die chemischen Prozesse im Inneren der Batterie. Häufig ist intensive Kühlung erforderlich, und selbst danach bleibt das System über längere Zeit überwachungsbedürftig.