De veiligheid van Lithium-gebaseerde batterijen staat onder intensief toezicht, waarbij parallellen worden getrokken met historische risico's op het gebied van energieopslag, zoals explosies van stoommachines en vroege controverses over benzine. Hoewel de lithium-iontechnologie over het algemeen veilig is, wijzen incidentele storingen, zoals de terugroepactie van zes miljoen pakketten door Sony in 2006, op potentiële risico's.
Batterijfabrikanten streven ernaar de hoeveelheid metaaldeeltjes die kortsluiting kunnen veroorzaken te verminderen, ondanks uitdagingen bij het handhaven van absolute netheid in batterij-cleanrooms. Cellen met ultradunne afscheiders (24 µm of minder) zijn gevoeliger voor onzuiverheden dan oudere ontwerpen. Omdat ze kunnen ontbranden, zijn er nieuwe veiligheidsnormen van UL ontwikkeld, waardoor er geen penetratietests meer nodig zijn voor de acceptatie van lithiumbatterijen.
Om de veiligheid te garanderen voordat ze op de markt komen, onderwerpen fabrikanten batterijmonsters aan strenge tests, waarbij gedurende een jaar een miljoen foutvrije monsters nodig zijn voordat kritieke toepassingen zoals medische apparaten worden goedgekeurd.
Nu de huidige Li-ion-technologie de grenzen van de energiecapaciteit nadert, geven fabrikanten prioriteit aan verbeteringen op het gebied van veiligheid en levensduur boven pure capaciteit. Er blijven problemen bestaan met interne kortsluitingen die externe beschermingsmaatregelen kunnen overmeesteren, zoals blijkt uit de terugroepactie uit 2006, die voldeed aan de UL-veiligheidseisen maar nog steeds faalde tijdens normaal gebruik.
Batterijstoringen vallen in twee categorieën: voorspelbare ontwerpfouten en willekeurige gebeurtenissen zonder duidelijke ontwerpproblemen. Een kleine kortsluiting kan een verhoogde zelfontlading veroorzaken met minimale warmteontwikkeling. Een opeenhoping van metaaldeeltjes kan echter leiden tot een aanzienlijke stroomstroming en overmatige verhitting, wat mogelijk tot schade kan leiden thermische vluchteling, vaak omschreven als “ontluchten met vlam.”
Bovendien verhogen ongelijkmatige afscheiders de weerstand en veroorzaken ze lokale hitteplekken die de integriteit van de afscheider verzwakken. Meest grote Li-ion-fabrikanten Maak tijdens de kwaliteitscontrole een röntgenfoto van elke cel om afwijkingen zoals verbogen lipjes of gebroken jellyrolletjes op te sporen – draagt bij aan de huidige veiligheidsnormen voor batterijen, die doorgaans alleen door erkende merken worden gehandhaafd.
Verbetering van de veiligheid van lithium-ionbatterijen: belangrijke overwegingen
Hoogwaardige lithium-ionbatterijen zijn inherent veilig als ze op de juiste manier worden gebruikt. Er zijn echter talloze hitte- en brandincidenten gemeld in consumentenproducten met niet-gecertificeerde batterijen, zoals hoverboards. Deze problemen zijn grotendeels opgelost met gecertificeerde Li-ion-batterijen in recente modellen.
Verkeerd gebruik, zoals blootstelling aan extreme omstandigheden of overladen, kan leiden tot storingen bij alle batterijtypen, wat de noodzaak van een goede omgang met de batterij benadrukt. Li-ioncellen vereisen zorgvuldig beheer om instabiliteit te voorkomen, inclusief het vermijden van diepe ontladingen en langdurige blootstelling aan lage spanning. Hitte en overladen zijn primaire stressfactoren voor Li-ion-batterijen, waardoor voorzichtige opslagpraktijken noodzakelijk zijn, zoals gedeeltelijk opladen en bescherming tegen direct zonlicht. Fabrikanten dragen de verantwoordelijkheid voor batterijstoringen, wat hun toewijding aan veiligheidsnormen onderstreept, ondanks zeldzame incidenten bij het dagelijks gebruik van apparaten.
Ondanks dat er dagelijks meer dan een miljard mobiele apparaten worden gebruikt, blijven ongelukken zeldzaam – minder dan één storing per miljoen voor Li-ion-cellen van hoge kwaliteit, vergeleken met een kans van 1 op 13.000 om gedurende een heel leven door de bliksem te worden getroffen.
Industriële batterijen die in elektrisch gereedschap worden gebruikt, zijn doorgaans robuuster dan consumentenmodellen, maar richten zich eerder op vermogensafgifte dan op lange looptijden. Power Cells zijn veiliger bij misbruik vergeleken met Energy Cells.
De afgelopen jaren hebben zorgen de aandacht gevestigd op de risico's die verband houden met onbekende merknaam Lithium-Ion (18650)-cellen die vaak worden gebruikt voor vapen; deze missen mogelijk de kwaliteitsborging die u wel bij gerenommeerde merken vindt. Branden door defecte batterijen van e-sigaretten hebben tot gevaarlijke incidenten geleid, zoals een noodlanding van een WestJet-vlucht als gevolg van een brand aan boord veroorzaakt door illegaal transport van batterijen.
Wat betreft elektrische voertuigen (EV’s) blijkt uit statistieken dat ze minder branden veroorzaken per miljard gereden kilometers vergeleken met voertuigen met een verbrandingsmotor (ICE): ongeveer twee branden per miljard kilometer voor Tesla versus ongeveer 90 voor ICE-voertuigen vandaag de dag, nadat in de jaren ’80 meer dan 400.000 ICE-auto’s in brand vlogen.
Wat te doen als een batterij oververhit raakt of vlam vat
Tijdens een incident met oververhitting van de Li-ion-accu is snelle actie van cruciaal belang. Als de batterij sist of uitpuilt, verplaats het apparaat dan naar een niet-brandbaar oppervlak en overweeg om het buitenshuis te verplaatsen. Het simpelweg loskoppelen van de batterij is mogelijk niet voldoende om verdere problemen te voorkomen.
Gebruik voor kleine Li-ion-branden schuim, CO2, droge chemicaliën, grafietpoeder, koperpoeder of frisdrankblussers. In vliegtuigcabines kunnen stewardessen water of frisdrank gebruiken om Li-ion-branden te bestrijden vanwege het lage lithiumgehalte in de batterijen.
Laadruimtes zijn uitgerust met brandblussystemen, zoals Halon, om Li-ion-branden naast andere brandbare materialen te beheersen. Nieuwe blusmethoden zoals Aqueous Vermiculite Dispersion (AVD) en Extover® bieden innovatieve manieren om brandende batterijen te verstikken; zand in vuurvaste containers kan ook brandwonden effectief onder controle houden.
In het geval van EV-branden, die intenser kunnen zijn dan die waarbij voertuigen met een verbrandingsmotor betrokken zijn, zijn specifieke brandbestrijdingsmethoden vereist. Klasse D-blussers worden aanbevolen voor branden in lithium-metaalbatterijen vanwege hun reactiviteit met water.
Naarmate het EV-aantal toeneemt, wordt de behoefte aan evoluerende brandbestrijdingstechnieken, zoals het inbouwen van verdelers tussen cellen om kettingreacties tijdens thermische runaway te voorkomen, essentieel.
Effectieve richtlijnen voor het omgaan met brand in Li-ion-batterijen
- In het geval van een defecte Li-ion-batterij, gekenmerkt door sissend, uitpuilend en elektrolytlekkage, is onmiddellijke actie van cruciaal belang om potentiële gevaren te voorkomen.
- Het wordt aanbevolen om een Li-ion-brand te blussen met water of een standaard brandblusser te gebruiken om het risico op ontsteking van nabijgelegen brandbare materialen te verkleinen.
- Bij het bestrijden van lithium-metaalbranden is het essentieel om een klasse D-brandblusser te gebruiken vanwege de reactieve aard van lithium met water.
- Bij afwezigheid van een klasse D-blusser kan water als alternatief worden gebruikt om te voorkomen dat de brand zich effectief verspreidt.
- Voor optimale resultaten bij het blussen van een Li-ion-brand kunnen verschillende blusmiddelen zoals schuim, CO2, droge ABC-poeder, grafietpoeder, koperpoeder of frisdrank worden gebruikt, vergelijkbaar met standaard brandbare brandscenario's.
- In gevallen waarin een brandende lithium-ionbatterij niet kan worden gedoofd, is het een haalbare aanpak om het pakket op een gecontroleerde manier te laten doorbranden. Het is belangrijk om de celvoortplanting te monitoren, omdat elke cel bij blootstelling aan hitte met verschillende snelheden kan verbranden, en om ogenschijnlijk uitgebrande verpakkingen veilig weg te gooien door ze een tijdje buiten te plaatsen om potentiële risico's te minimaliseren.
