Sikkerheten til litiumbaserte batterier har vært under intens gransking, og trekker paralleller til historiske energilagringsrisikoer som dampmotoreksplosjoner og tidlige bensinkontroverser. Mens litium-ion-teknologi generelt er trygg, fremhever sporadiske feil, for eksempel tilbakekallingen av seks millioner pakker fra Sony i 2006, potensielle risikoer.
Batteriprodusenter har som mål å redusere metallpartikler som kan utløse kortslutninger, til tross for utfordringer med å opprettholde absolutt renhet i batterirensrom. Celler med ultratynne separatorer (24 µm eller mindre) er mer utsatt for urenheter enn eldre design. Ettersom de kan antennes, har nye sikkerhetsstandarder fra UL utviklet seg, som ikke lenger krever penetrasjonstester for aksept av litiumbatterier.
For å sikre sikkerhet før utgivelse, utsetter produsenter batteriprøver for strenge tester, og krever en million feilfrie prøver over et år før de godkjenner kritiske applikasjoner som medisinsk utstyr.
Ettersom dagens Li-ion-teknologi nærmer seg grensene for energikapasitet, prioriterer produsenter sikkerhet og levetidsforbedringer fremfor ren kapasitet. Utfordringene vedvarer med interne kortslutninger som kan overvinne eksterne beskyttelsestiltak, som bevist av tilbakekallingen fra 2006, som oppfylte UL-sikkerhetskravene, men som fortsatt mislyktes under normal bruk.
Batterifeil faller inn i to kategorier: forutsigbare designfeil og tilfeldige hendelser uten klare designproblemer. En mindre kortslutning kan forårsake økt selvutladning med minimal varmeoppbygging. Imidlertid kan en opphopning av metallpartikler føre til betydelig strømflyt og overdreven oppvarming, som potensielt kan forårsake termisk løping, ofte beskrevet som “utlufting med flamme.”
Dessuten øker ujevne separatorer motstanden og genererer lokale varmeflekker som svekker separatorens integritet. De fleste store Li-ion produsenter røntgen hver celle under kvalitetskontroll for å oppdage uregelmessigheter som bøyde fliker eller knuste geléruller – bidrar til dagens batterisikkerhetsstandarder som vanligvis bare opprettholdes av anerkjente merker.
Fremme litium-ion-batterisikkerhet: viktige hensyn
Kvalitetslitium-ion-batterier er iboende trygge når de brukes riktig. Imidlertid er det rapportert om en rekke varme- og brannhendelser i forbrukerprodukter med ikke-sertifiserte batterier, for eksempel hoverboards. Disse problemene har stort sett blitt løst med sertifiserte Li-ion-batterier i nyere modeller.
Misbruk, som eksponering for ekstreme forhold eller overlading, kan føre til feil på alle batterityper, noe som understreker behovet for riktig håndteringspraksis. Li-ion-celler krever nøye håndtering for å forhindre ustabilitet, inkludert å unngå dype utladninger og langvarig eksponering for lavspenning. Varme og overlading er primære stressfaktorer for Li-ion-batterier, noe som krever forsiktig lagringspraksis som delvis lading og beskyttelse mot direkte sollys. Produsenter har ansvaret for batterifeil, og understreker deres forpliktelse til sikkerhetsstandarder til tross for sjeldne hendelser ved daglig bruk av enheten.
Til tross for over en milliard mobile enheter i bruk daglig, er ulykker fortsatt sjeldne – mindre enn én feil per million for kvalitets Li-ion-celler sammenlignet med en sjanse på 1 av 13 000 for å bli truffet av lynet i løpet av livet.
Industrielle batterier som brukes i elektroverktøy er vanligvis mer robuste enn forbrukermodeller, men fokuserer på strømforsyning i stedet for lang driftstid. Strømceller er tryggere hvis de misbrukes sammenlignet med energiceller.
De siste årene har bekymringer fremhevet risiko forbundet med ukjente merkenavn Lithium-Ion (18650) celler ofte brukt til vaping; disse kan mangle kvalitetssikringen som finnes i anerkjente merker. Branner fra defekte e-sigarettbatterier har ført til farlige hendelser, som en nødlanding av et WestJet-fly på grunn av en brann ombord forårsaket av ulovlig batteritransport.
Når det gjelder elektriske kjøretøyer (EV), viser statistikk at de produserer færre branner per milliard kjørte kilometer sammenlignet med kjøretøy med forbrenningsmotor (ICE): omtrent to branner per milliard kilometer for Tesla mot rundt 90 for ICE-kjøretøyer i dag, etter at over 400 000 ICE-biler tok fyr i løpet av 80-tallet.
Hva du skal gjøre hvis et batteri overopphetes eller tar fyr
Under en hendelse med overoppheting av Li-ion-batterier er rask handling avgjørende. Hvis batteriet suser eller buler, flytt enheten til en ikke-brennbar overflate og vurder å flytte den utendørs. Bare å koble fra batteriet er kanskje ikke nok til å forhindre ytterligere problemer.
For små Li-ion branner, bruk skum, CO2, tørre kjemikalier, grafittpulver, kobberpulver eller brusslukkere. I flykabiner kan flyvertinnene bruke vann eller brus for å håndtere Li-ion-branner på grunn av det lave litiuminnholdet i batteriene.
Lasteområder er utstyrt med brannslokkingssystemer, slik som Halon, for å håndtere Li-ion-branner sammen med andre brennbare materialer. Nye slokkemetoder som Aqueous Vermiculite Dispersion (AVD) og Extover® gir innovative måter å kvele brennende batterier; sand i brannsikre beholdere kan også effektivt kontrollere brannskader.
I tilfelle av EV-branner, som kan være mer intense enn de som involverer kjøretøy med forbrenningsmotorer, kreves det spesifikke brannslokkingsmetoder. Klasse D brannslukkere anbefales for litium-metallbatteribranner på grunn av deres reaktivitet med vann.
Etter hvert som EV-tallene øker, blir behovet for utviklende brannslokkingsteknikker, for eksempel å inkorporere skillelinjer mellom celler for å forhindre kjedereaksjoner under termisk løping, avgjørende.
Effektive retningslinjer for håndtering av Li-ion-batteribrann
- I tilfelle et sviktende Li-ion-batteri, preget av susing, utbuling og elektrolyttlekkasje, er umiddelbar handling avgjørende for å forhindre potensielle farer.
- Det anbefales å slukke en Li-ion brann med vann eller bruke et standard brannslukningsapparat for å redusere risikoen for antennelse av nærliggende brennbare materialer.
- Når du arbeider med litium-metallbranner, er det viktig å bruke et klasse D brannslukningsapparat på grunn av litiums reaktive natur med vann.
- I mangel av et klasse D-slukningsapparat kan vann brukes som et alternativ for å hindre at brannen sprer seg effektivt.
- For optimale resultater ved slukking av en Li-ion-brann, kan forskjellige slokkemidler som skum, CO2, ABC-tørrkjemikalier, grafittpulver, kobberpulver eller brus brukes, i likhet med standard brannscenarier.
- I tilfeller der et brennende litium-ion-batteri ikke kan slukkes, er det en levedyktig tilnærming å la pakken brenne ut på en kontrollert måte. Det er viktig å overvåke celleutbredelsen, siden hver celle kan brenne med forskjellige hastigheter når de utsettes for varme, og å kvitte seg med tilsynelatende utbrente pakker ved å plassere dem utendørs i en periode for å minimere potensielle risikoer.
