Hoe voorkom je een batterijbrand van je elektrische step

Geschreven door Sander Bos

Beoordeeld door Luuk Hoek

Batterijen zijn essentieel in ons dagelijks leven en voeden alles van mobiele telefoons tot elektrische voertuigen tot elektrische steps.

Hoewel ze ongelooflijk nuttig en betrouwbaar zijn, kunnen ze ook gevaarlijk zijn als ze niet op de juiste manier worden gebruikt.

Batterijbranden vormen een zeer reëel gevaar en kunnen ernstige schade aan eigendommen en zelfs de dood tot gevolg hebben.

Overal verkrijgbaar

Batterijen zijn overal verkrijgbaar, waarbij op lithium gebaseerde batterijen het populairst zijn.

De reden dat op lithium gebaseerde batterijen zo populair zijn, is dat ze een hoge energiedichtheid bieden in een kleine verpakking.

Dit maakt ze ideaal voor gebruik in een aantal draagbare apparaten zoals elektrische steps, omdat ze weinig ruimte innemen, een minimaal gewicht toevoegen en toch een hoog vermogen leveren, wat van groot belang is bij deze apparaten.

Behalve dat zijn ze ook milieuvriendelijker dan de meeste andere batterijtypes en kunnen ze meerdere keren opgeladen worden.

Nodige veilgheidsricico’s

Het gebruik van lithium in batterijen brengt echter ook een veiligheidsrisico met zich mee: lithium is een zeer reactief alkalisch metaal dat licht ontvlambaar is.

En hoewel lithium-ionbatterijen geen vrij lithiummetaal bevatten, bevatten ze nog steeds lithium-ion en andere ontvlambare elektrolyten die een gevaar vormen.

Het is ook belangrijk om te onthouden dat wanneer je grote hoeveelheden energie opslaat in een afgesloten ruimte, de kans bestaat dat deze op een ongecontroleerde of gewelddadige manier vrijkomt.

Dit kan leiden tot de ontwikkeling van hitte, rook of zelfs vuur.

Daarom is het zo belangrijk om de levensduur van de batterij zorgvuldig te beheren en bijzondere aandacht te besteden aan veiligheid en problemen met brand/explosie.

Hoewel branden van lithium batterijen betrekkelijk zeldzaam zijn, kunnen ze uiterst gevaarlijk zijn als ze zich toch voordoen.

Om batterijbranden te voorkomen, is het belangrijk om te begrijpen hoe deze batterijen werken, wat brand kan veroorzaken en manieren om brand te voorkomen en te stoppen als deze toch ontstaat.

Aanwijzingen voor branden in verband met lithiumbatterijen

Lithiumbatterijen worden beoordeeld als een van de veiligste, dus waarom hebben we het over batterijbranden?

Hoewel deze batterijen over het algemeen als veilig worden beschouwd, zijn er enkele geïsoleerde meldingen van brand en oververhitting geweest.

Laten we eens naar wat bewijzen kijken.

In 2018 bracht de U.S. Consumer Product Safety Commission een rapport uit met details over meer dan 4.232.808 voorvallen waarbij producten werden teruggeroepen wegens het brand- of oververhittingsgevaar van lithium-gevoede producten over een periode van vijf jaar.

Het ging om 483 soorten producten, variërend van elektrische steps tot laptopcomputers, waarbij tussen 2012 en 2017 500.000 hoverboards en een paar elektrische steps werden teruggeroepen.

Er zijn ook verschillende spraakmakende incidenten geweest met batterijbranden, zoals de terugroeping van de 2019 MacBook Pro door Apple Inc.

Bij deze terugroepactie werden meer dan 432.000 MacBook Pro laptops teruggeroepen vanwege het risico op batterijbranden. In 2017 riep Samsung zijn Galaxy Note 7 smartphone (wereldwijd 2,5 miljoen toestellen) terug wegens talrijke meldingen van batterijbranden.

Hoewel het aantal incidenten relatief klein is in vergelijking met de miljoenen lithium-aangedreven producten die in gebruik zijn, is het belangrijk om voorzichtig te zijn bij het gebruik van een batterij-aangedreven product.

Gelukkig is het aantal terugroepingen en incidenten de afgelopen jaren ook afgenomen, omdat fabrikanten betere manieren vinden om deze batterijen te ontwerpen en te bouwen.

Welk type accu’s hebben de meeste elektrische steps?

De meeste elektrische steps op de markt gebruiken lithium-ionbatterijen of loodzuurbatterijen. Hoewel beide soorten batterijen hun eigen voor- en nadelen hebben, worden lithium-ionbatterijen over het algemeen als beter beschouwd.

Het duidelijke verschil tussen de twee batterijen is het materiaal en de gebruikte technologie. De lithium batterij is duurder, efficiënter, en heeft een hogere energiedichtheid dan lood-zuur batterijen- (250-670 Wh/L vs. 80-90 Wh/L ).

Dit betekent dat je meer vermogen uit een lithium batterij kunt halen dan uit een lood-zuur batterij, waardoor het een betere keuze is. Afgezien hiervan blinken lithium batterijen uit boven hun loden tegenhangers door:

Lagere zelfontlading van ongeveer 1,5-2% per maand tegen 4-6% bij lood-zuur batterijen

Veel langere levensduur dan lood-zuur batterijen

Lood-zuur batterijen vergen ook meer onderhoud dan lithium-ion batterijen. Ze moeten regelmatig gerecycleerd worden (ontladen en weer opladen) om de levensduur van de batterij te verlengen.

Ze zijn kleiner en wegen minder. Dit is een enorm voordeel voor elektrische steps, want afmetingen en gewicht moeten tot een minimum beperkt blijven.

Het is duidelijk dat lithium-ionbatterijen de winnaar zijn.

Bedrijven als Razor leunen echter nog steeds zwaarder op het gebruik van loodzuuraccu’s, wat bewijst dat er nog iets te zeggen valt voor het alternatief, namelijk lagere kosten.

Er zijn echter enkele nadelen aan het gebruik van li-ion batterijen in steps. Een ervan is dat ze uiterst gevoelig zijn voor temperatuur en inherent ontvlambaar zijn.

Dit betekent dat lithium-ion batterijen de neiging hebben veel sneller te degraderen bij blootstelling aan extreme temperaturen – warm of koud. Blootstelling aan temperaturen buiten de bedrijfstoestand kan ertoe leiden dat de lithium batterij defect raakt en ook brandgevaarlijk wordt.

Om volledig te begrijpen hoe deze branden ontstaan, moet je eerst begrijpen hoe batterijen werken.

Hoe werken lithium-ion batterijen

Lithium-ion batterijen zijn samengesteld uit afzonderlijke cellen die in een module op elkaar gestapeld zijn. Elke cel bevat:

• Een kathode die gemaakt is van een oxide van lithium, meestal lithium kobalt oxide (LCO)
• Een micropermeabele scheider die de inhoud van de anode en de kathodes scheidt en er alleen lithium-ionen doorheen laat stromen.
• Een elektrolyt, dat is een lithiumhoudend zout dat de lithium-ionen van de anode naar de kathode en omgekeerd door de scheider voert.

In lekentaal werken lithium-ion batterijen door lithium ionen en elektronen heen en weer te pendelen tussen de positieve en negatieve elektroden door de separator en de buitenste kring.

Deze beweging van ionen en elektronen creëert een elektrische stroom die gebruikt kan worden om elektronische apparaten van stroom te voorzien.

De positieve elektrode geeft een deel van zijn lithium ionen af als de batterij wordt opgeladen. Deze ionen bewegen zich door het elektrolyt (aanwezig in de separator) naar de negatieve elektrode. De ionen blijven daar gedurende het hele oplaadproces.

Tegelijkertijd stromen de bij de vorming van het lithium-ion ontstane elektronen van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode.

Ze leggen echter een langere weg af rond de buitenste kring, omdat de separator geen elektronen kan doorlaten. De elektronen en ionen verbinden zich dan aan de negatieve elektrode en vormen lithium-koolstof.

Als er geen ionen meer stromen, wordt de batterij als volledig geladen beschouwd.

Tijdens het ontladen geeft de anode (negatieve terminal) waar het afgezette lithiummetaal in zat, het af in de vorm van ionen die via de elektrolyt naar de kathode (positieve terminal) migreren.

De elektronen migreren ook terug naar de kathode, maar omdat ze niet door de scheider kunnen doordringen, moeten ze dat doen via een alternatieve route, namelijk een buitenste circuit (in dit geval het elektrische circuit van de step).

Deze beweging van ionen en elektronen is wat de elektrische step aandrijft. De batterij blijft werken tot alle ionen met succes naar de kathode zijn gemigreerd. Op dit punt wordt gezegd dat de batterij volledig ontladen is en moet worden opgeladen.

Zoals je kunt zien, is dit een proces dat verschillende chemische reacties met zich meebrengt en moet worden uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving zonder storingen en defecten. Elke verandering in bedrijfsomstandigheden kan reacties veranderen, wat kan leiden tot bijwerkingen.

Nu we weten hoe een batterij werkt, kunnen we induiken hoe hij brand kan veroorzaken.

Waardoor kan een batterij vlam vatten?

Elektrochemische reacties wekken elektrische energie op en slaan die op in een lithium-ion batterij. Stel dat de structuur van de batterij gecompromitteerd is, zoals wanneer de elektrolytische scheider doorbroken of beschadigd is.

In dat geval kunnen de verschillende chemicaliën zich vermengen en de elektronen en ionen vrij tussen de kathode en de anode laten bewegen, d.w.z. een kortsluiting, waardoor een vonk of overmatige hitte ontstaat.

Als de vlam niet wordt bedwongen of de hitte niet sneller wordt afgevoerd dan de productie, vatten de lithiumbatterijen vlam.

Dit wordt nog verergerd door het feit dat de chemicaliën die in lithium batterijen gebruikt worden zelf een brand in stand kunnen houden.

De elektrolyt bestaat uit lithiumzouten en organische oplosmiddelen, die zeer ontvlambaar zijn en een brandgevaar vormen. Bovendien bestaat de kathode ook uit een oxide van lithium, wat betekent dat er een grote kans is dat zuurstof als bijproduct vrijkomt als het aan bepaalde stressfactoren wordt blootgesteld.

Kortom, de meeste batterijbranden zijn het gevolg van defecten in de batterijstructuur en slechte oplaadpraktijken. Hier zijn een paar voorbeelden:

• Elektrische kortsluitingen
• Overladen
• Fabrieksfouten en ontwerpfouten
• Abnormaal of oneigenlijk gebruik van de batterij
• Snelle ontlading
• Gebruik van onderdelen van lage kwaliteit in de batterij
• Mechanische schade
• Problemen met de oplader, onder andere

Het proces waardoor de brand ontbrandt heet Thermische Uitloop, en we zullen hieronder demystificeren wat dat inhoudt.

Wat is thermische baan

Een thermische baan is een kettingreactie die optreedt wanneer de batterij oververhit raakt, waardoor de interne druk en temperatuur van de batterij sneller stijgen dan ze kunnen worden ontladen.

De temperatuur van de batterijcellen kan zo hoog worden dat ze ongecontroleerd ontbranden.

Een thermische baan kan ontstaan als er een soort storing in de batterij optreedt, zoals kortsluiting of een thermisch defect.

Zodra de batterij in een thermische baan gaat, stijgen de inwendige temperaturen binnen een fractie van een seconde, en komt de opgeslagen energie ongecontroleerd vrij.

Door de hitte breken de chemicaliën in de batterij af, waardoor nog meer warmte vrijkomt. Daardoor stijgt de temperatuur, en uiteindelijk kan de batterij vlam vatten/zelfontbranden. Thermische runaway kan ook leiden tot het met geweld uitstoten van giftige gassen, rook en andere deeltjes.

Hoe weet ik of een lithium batterij beschadigd is?

Als je bezorgd bent dat je lithium-ion batterij beschadigd is, zijn er een paar tekenen waar je op moet letten:

• Overmatige hitte: Het is normaal dat lithium batterijen bij het werken of opladen warmte produceren. Maar als je stepbatterij vaak extreem heet aanvoelt, dan is de kans groot dat hij defect is.
• Geur: Als je merkt dat er een vieze geur (een vage brandlucht) uit je batterij komt, is dat een goede aanwijzing dat de batterij slecht aan het worden is. De geur wordt veroorzaakt door het vrijkomen van onder druk staande gassen, die een bijproduct zijn van onbedoelde chemische reacties die binnen in de batterij plaatsvinden.
• Zichtbare lekkage: Zichtbare lekkage uit een batterij is een ernstig probleem dat onmiddellijk aangepakt moet worden. Als het niet behandeld wordt, kunnen de gelekte elektrolyten uitgebreide schade aanrichten aan zowel het elektrische systeem als de carrosserie van de step. Bovendien is de gelekte inhoud zeer corrosief en kan door metaal, verf en kunststoffen vreten.
• Opzwellen: Een ander teken is uitpuilen. Als de batterij zichtbaar gezwollen is, is hij waarschijnlijk ook beschadigd en moet hij vervangen worden.
• Lawaai: Als de batterij tijdens het gebruik vreemde sissende en ploppende geluiden maakt, kan dat een teken zijn dat hij defect is.

Als je een van deze tekenen opmerkt, is het belangrijk om de batterij niet meer te gebruiken en hem zo snel mogelijk te laten vervangen. Doorgaan met het gebruik van een beschadigde lithium batterij kan gevaarlijk zijn en tot brand of explosies leiden.

Hoe voorkom je elektrische step batterijbrand

Volgens de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) en de National Fire Protection Association (NFPA) zijn er verschillende manieren om brand te voorkomen, waaronder:

Letten op de juiste oplaadpraktijken

Volg bij het gebruik of opladen van batterijen altijd de aanwijzingen van de fabrikant in de gebruikershandleiding. Zo weet je zeker dat je de batterij veilig en correct gebruikt.

Gebruik alleen de oplader die bij uw apparaat is geleverd. Sommige aftermarket-laders voldoen mogelijk niet aan de veiligheidsnormen en zijn mogelijk onveilig. Elke accu heeft een specifieke laadspanning waar je je aan moet houden.

Gebruik altijd oplaadbare lithium batterijen van gerenommeerde fabrikanten en winkeliers. Namaak- of knock-off batterijen kunnen er identiek uitzien als authentieke batterijen, maar ze voldoen vaak niet aan dezelfde veiligheidsnormen.

Ze kunnen bijvoorbeeld materialen van mindere kwaliteit hebben die tot oververhitting en brand kunnen leiden.

Opladen moet gebeuren bij een temperatuur tussen 4°C- 43°C; opladen bij een lagere of hogere temperatuur dan dit kan enkele ongewenste chemische reacties in de batterijcellen op gang brengen die tot brand of een explosie kunnen leiden.

Overlaad je oplaadbare batterijen nooit; laad ze alleen op gedurende de door de fabrikant aangegeven tijd.

Als batterijen overladen zijn, kunnen ze warm worden en gemakkelijk vlam vatten. Zorg er dus voor dat je de batterijen loskoppelt als ze volledig opgeladen zijn. Gelukkig hebben de meeste elektrische step batterijen een Battery Management System om lithium batterijbranden te voorkomen.

Laat je elektrische step nooit onbeheerd achter terwijl hij aan het opladen is.

Veel batterijbranden ontstaan wanneer mensen hun apparaten langere tijd aangesloten en onbeheerd achterlaten. Als je het huis moet verlaten of moet gaan slapen terwijl je batterijen aan het opladen zijn, zorg er dan voor dat je ze eerst loskoppelt.

Let op waar je je elektrische step oplaadt. Hij moet uit de buurt blijven van brandbare oppervlakken die gemakkelijk vlam kunnen vatten als de batterij defect raakt. Dit omvat dingen als papier, stof, en vinyl hout. Probeer, indien mogelijk, de batterij op te laden in een brandveilige oplaadzak.

Tijdens het opladen is het normaal dat een gezonde batterij lichtjes warm wordt. Als je echter merkt dat de batterij overmatig heet wordt, rook afgeeft, of een geur verspreidt, koppel hem dan onmiddellijk los van de stroombron. Deze tekenen kunnen erop wijzen dat de batterij oververhit raakt en in brand kan vliegen.

Bij gebruik

Overbelast de batterij niet. Als een batterij overbelast wordt, kan ze oververhit raken en vlam vatten. Voordat je aftermarket toevoegingen aan je step toevoegt, is het belangrijk de instructies van de fabrikant te raadplegen om er zeker van te zijn dat het apparaat niet meer vermogen vraagt dan de batterij veilig kan leveren.

Vermijd blootstelling van de batterij aan water en andere vloeistoffen, want die kunnen corrosie of beschadiging van de delicate interne componenten van de cellen veroorzaken, wat uiteindelijk een lithium batterijbrand kan veroorzaken. Vermijd het rijden met je step in natte omstandigheden als hij niet IP-geschikt is.

Vermijd het gebruik van een batterij die duidelijke tekenen van beschadiging vertoont. Vervang de batterij onmiddellijk.

Gebruik de batterij alleen binnen de door de fabrikant aanbevolen bedrijfstemperatuur.

Batterijen zijn ontworpen om binnen een bepaald temperatuurbereik te werken om goed te functioneren.

De meeste fabrikanten bevelen een bedrijfstemperatuurbereik aan van -20°C tot 60°C. Maar als we realistisch zijn, is rijden in -20°C temperatuur niet eens comfortabel. Gebruik van de batterij buiten dit bereik kan de levensduur verkorten, de prestaties verminderen, en de kans op een defecte batterij vergroten.

Opbergpraktijken

Vermijd het bewaren van je step op plaatsen met relatief hoge temperaturen en hoge vochtigheid. Bewaar de stepaccu’s altijd op een koele, droge plaats, uit de buurt van direct zonlicht. De aanbevolen bewaartemperatuur is ongeveer 15° C, en het ideale bereik ligt tussen 0° C en30° C.

Hoge temperaturen kunnen de zelfontlading van de batterij vergroten en de kans op een defect vergroten, wat tot brand kan leiden.

Bewaar de stepaccu nooit bij een temperatuur hoger dan 60 °C, want dat kan een thermische runaway veroorzaken.

Bewaar je stepbatterij in een speciaal daarvoor bestemde ruimte, uit de buurt van gevaarlijke en ontvlambare materialen.

Onderhouds- en verwijderingspraktijken

Zorg ervoor dat je de accu’s van je elektrische step regelmatig inspecteert op tekenen van beschadiging. Als je iets ongewoons opmerkt, zoals zwelling, lekkage, of verkleuring, staak dan onmiddellijk het gebruik en vervang de batterij.

Zorg ervoor dat je je lithium-batterijen op de juiste manier recycleert. Veel gemeenten hebben speciale inzamelingspunten voor het recyclen van deze batterijen. Je kunt ook contact opnemen met de fabrikant van je apparaat om te zien of ze een terugnameprogramma aanbieden, zoals ze dat voor sommige elektrische auto’s doen.

Gooi lithium-ion batterijen nooit in een vuur.

Tenslotte is het belangrijk om werkende rookmelders in je huis te hebben, zodat je bij brand zo vroeg mogelijk gewaarschuwd wordt.

Hoe stop je een brand door lithium-ion batterijen?

Als je ooit een woningbrand hebt meegemaakt, weet je hoe snel die uit de hand kan lopen. Een batterijbrand is niet anders. In feite kunnen ze, door de brandbare chemicaliën, nog gevaarlijker zijn. Dus, hoe stop je een batterijbrand?

Als je denkt dat je apparaat vlam gaat vatten, kun je het beste jezelf en ieder ander uit de buurt houden. Er kan gevaar zijn voor ontploffing of giftige dampen, dus het is belangrijk dat je zo ver mogelijk uit de buurt blijft. Als er brandbare materialen in de buurt zijn, is het ook belangrijk die te verwijderen, zodat het vuur geen kans krijgt zich te verspreiden.

Als het vuur al uit de hand is, probeer het dan niet zelf te blussen. Het is belangrijker je te concentreren op het in veiligheid brengen van jezelf en anderen. de hulpdiensten zullen de brand doeltreffender kunnen aanpakken.

Als de brand echter klein en beheersbaar is, kun je hem het beste blussen met een standaard ABC of BC droge chemische brandblusser. Deze blussers zijn te vinden in de meeste bouwmarkten.

Als je geen klasse B brandblusser hebt, kun je proberen het vuur te smoren met water, zand of vuil, maar probeer dit alleen als je formeel opgeleid bent in elementaire brandbestrijdingstechnieken.

Branden van lithium-ion batterijen worden ingedeeld als brandbare vloeistofbranden van klasse B, omdat het gaat om het verbranden van een brandbare elektrolyt.

Een brand kan niet als een brand van klasse D (brandbare metalen) worden bestempeld omdat de lithium-ion batterijen geen eigenlijke lithium-metalen bevatten; een klasse D blusapparaat zal in zo’n situatie dus niet doeltreffend zijn.

Het gebruik van water bij het blussen van lithium-ion batterijbranden is een zeer controversieel onderwerp met vele stromingen. Lithium is een zeer reactief metaal en reageert heftig met water.

Maar in tegenstelling tot wat men denkt, bevatten lithium-ion batterijen echt kleine sporen elementair lithium, dat geen grote heftige reactie kan veroorzaken, vooral niet bij kleine branden.

Voor kleine brandjes is het overstromen van de batterij met water een effectieve methode gebleken. Maar voor alle zekerheid is het raadzaam voor dit soort branden de daarvoor bestemde brandblusser te gebruiken.

Grote batterijbranden worden vaak met water geblust. Het water koelt de temperatuur van de lithiumzouten af tot onder ontstekingsniveau (onder 500°C ), waardoor ze niet opnieuw kunnen ontbranden. De lithiumzouten zijn zelfoxiderend en kunnen niet van zuurstof verstoken worden, zodat sommige traditionele blusmethoden niet werken.

Hoe vaak komen branden door lithium batterijen voor

Een batterij die in brand vliegt is nieuwswaardig, vooral als het wordt opgenomen. Eén brand kan een internet-wijde sensatie veroorzaken en de indruk wekken dat batterijbranden een alledaags verschijnsel zijn.

Dat zijn ze niet. De schijnbaar vele video’s op het internet zijn geïsoleerde gevallen die door het resharing netwerk buiten proportie worden opgeblazen, waardoor de situatie ernstiger lijkt dan ze is.

Een goed voorbeeld is de Galaxy Note 7 brand die iedereen liet denken dat de telefoons ontploften met de snelheid van ongepofte popcorn op hete olie.

Voor steps zijn de statistieken nog lager, omdat de meeste uitgerust zijn met batterij-managementsystemen. Hoewel ze dus wel voorkomen, komen branden door lithiumbatterijen niet zo vaak voor en misschien maar 1 op de 10 miljoen.

Hoe voorkom je een batterijbrand van je elektrische step

In principe is iedereen bekend met wat batterijen zijn.

Batterijen zijn essentieel in ons dagelijks leven en voeden alles van mobiele telefoons tot elektrische voertuigen tot elektrische steps. Hoewel ze ongelooflijk nuttig en betrouwbaar zijn, kunnen ze ook gevaarlijk zijn als ze niet op de juiste manier worden gebruikt.

U kunt online video’s over batterijstoringen vinden om te zien hoe eng die situatie kan zijn. Batterijbranden vormen een zeer reëel gevaar en kunnen ernstige schade aan eigendommen en zelfs de dood tot gevolg hebben.

Batterijen zijn overal verkrijgbaar, waarbij op lithium gebaseerde batterijen het populairst zijn. De reden dat op lithium gebaseerde batterijen zo populair zijn, is dat ze een hoge energiedichtheid bieden in een kleine verpakking.

Dit maakt ze ideaal voor gebruik in een aantal draagbare apparaten zoals elektrische steps, omdat ze weinig ruimte innemen, een minimaal gewicht toevoegen en toch een hoog vermogen leveren, wat van groot belang is bij deze apparaten.

Behalve dat zijn ze ook milieuvriendelijker dan de meeste andere batterijtypes en kunnen ze meerdere keren opgeladen worden.

Het gebruik van lithium in batterijen brengt echter ook een veiligheidsrisico met zich mee: lithium is een zeer reactief alkalisch metaal dat licht ontvlambaar is.

En hoewel lithium-ionbatterijen geen vrij lithiummetaal bevatten, bevatten ze nog steeds lithium-ion en andere ontvlambare elektrolyten die een gevaar vormen.

Het is ook belangrijk om te onthouden dat wanneer je grote hoeveelheden energie opslaat in een afgesloten ruimte, de kans bestaat dat deze op een ongecontroleerde of gewelddadige manier vrijkomt.

Dit kan leiden tot de ontwikkeling van hitte, rook of zelfs vuur. Daarom is het zo belangrijk om de levensduur van de batterij zorgvuldig te beheren en bijzondere aandacht te besteden aan veiligheid en problemen met brand/explosie.

Hoewel branden van lithium batterijen betrekkelijk zeldzaam zijn, kunnen ze uiterst gevaarlijk zijn als ze zich toch voordoen.

Om batterijbranden te voorkomen, is het belangrijk om te begrijpen hoe deze batterijen werken, wat brand kan veroorzaken en manieren om brand te voorkomen en te stoppen als deze toch ontstaat.

Aanwijzingen voor branden in verband met lithiumbatterijen

Lithiumbatterijen worden beoordeeld als een van de veiligste, dus waarom hebben we het over batterijbranden? Hoewel deze batterijen over het algemeen als veilig worden beschouwd, zijn er enkele geïsoleerde meldingen van brand en oververhitting geweest.

Laten we eens naar wat bewijzen kijken.

In 2018 bracht de U.S. Consumer Product Safety Commission een rapport uit met details over meer dan 4.232.808 voorvallen waarbij producten werden teruggeroepen wegens het brand- of oververhittingsgevaar van lithium-gevoede producten over een periode van vijf jaar.

Het ging om 483 soorten producten, variërend van elektrische steps tot laptopcomputers, waarbij tussen 2012 en 2017 500.000 hoverboards en een paar elektrische steps werden teruggeroepen.

Er zijn ook verschillende spraakmakende incidenten geweest met batterijbranden, zoals de terugroeping van de 2019 MacBook Pro door Apple Inc.

Bij deze terugroepactie werden meer dan 432.000 MacBook Pro laptops teruggeroepen vanwege het risico op batterijbranden. In 2017 riep Samsung zijn Galaxy Note 7 smartphone (wereldwijd 2,5 miljoen toestellen) terug wegens talrijke meldingen van batterijbranden.

Hoewel het aantal incidenten relatief klein is in vergelijking met de miljoenen lithium-aangedreven producten die in gebruik zijn, is het belangrijk om voorzichtig te zijn bij het gebruik van een batterij-aangedreven product.

Gelukkig is het aantal terugroepingen en incidenten de afgelopen jaren ook afgenomen, omdat fabrikanten betere manieren vinden om deze batterijen te ontwerpen en te bouwen.

Welk type accu’s hebben de meeste elektrische steps?

De meeste elektrische steps op de markt gebruiken lithium-ionbatterijen of loodzuurbatterijen. Hoewel beide soorten batterijen hun eigen voor- en nadelen hebben, worden lithium-ionbatterijen over het algemeen als beter beschouwd.

Het duidelijke verschil tussen de twee batterijen is het materiaal en de gebruikte technologie. De lithium batterij is duurder, efficiënter, en heeft een hogere energiedichtheid dan lood-zuur batterijen- (250-670 Wh/L vs. 80-90 Wh/L ). Dit betekent dat je meer vermogen uit een lithium batterij kunt halen dan uit een lood-zuur batterij, waardoor het een betere keuze is. Afgezien hiervan blinken lithium batterijen uit boven hun loden tegenhangers door:

Lagere zelfontlading van ongeveer 1,5-2% per maand tegen 4-6% bij lood-zuur batterijen

Veel langere levensduur dan lood-zuur batterijen

Lood-zuur batterijen vergen ook meer onderhoud dan lithium-ion batterijen. Ze moeten regelmatig gerecycleerd worden (ontladen en weer opladen) om de levensduur van de batterij te verlengen.

Ze zijn kleiner en wegen minder. Dit is een enorm voordeel voor elektrische steps, want afmetingen en gewicht moeten tot een minimum beperkt blijven.

Het is duidelijk dat lithium-ionbatterijen de winnaar zijn. Bedrijven als Razor leunen echter nog steeds zwaarder op het gebruik van loodzuuraccu’s, wat bewijst dat er nog iets te zeggen valt voor het alternatief, namelijk lagere kosten.

Er zijn echter enkele nadelen aan het gebruik van li-ion batterijen in steps. Een ervan is dat ze uiterst gevoelig zijn voor temperatuur en inherent ontvlambaar zijn.

Dit betekent dat lithium-ion batterijen de neiging hebben veel sneller te degraderen bij blootstelling aan extreme temperaturen – warm of koud. Blootstelling aan temperaturen buiten de bedrijfstoestand kan ertoe leiden dat de lithium batterij defect raakt en ook brandgevaarlijk wordt.

Om volledig te begrijpen hoe deze branden ontstaan, moet je eerst begrijpen hoe batterijen werken.

Hoe werken lithium-ion batterijen

Lithium-ion batterijen zijn samengesteld uit afzonderlijke cellen die in een module op elkaar gestapeld zijn. Elke cel bevat:

• Een kathode die gemaakt is van een oxide van lithium, meestal lithium kobalt oxide (LCO)
• Een micropermeabele scheider die de inhoud van de anode en de kathodes scheidt en er alleen lithium-ionen doorheen laat stromen.
• Een elektrolyt, dat is een lithiumhoudend zout dat de lithium-ionen van de anode naar de kathode en omgekeerd door de scheider voert.

In lekentaal werken lithium-ion batterijen door lithium ionen en elektronen heen en weer te pendelen tussen de positieve en negatieve elektroden door de separator en de buitenste kring.

Deze beweging van ionen en elektronen creëert een elektrische stroom die gebruikt kan worden om elektronische apparaten van stroom te voorzien.

De positieve elektrode geeft een deel van zijn lithium ionen af als de batterij wordt opgeladen. Deze ionen bewegen zich door het elektrolyt (aanwezig in de separator) naar de negatieve elektrode. De ionen blijven daar gedurende het hele oplaadproces.

Tegelijkertijd stromen de bij de vorming van het lithium-ion ontstane elektronen van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode. Ze leggen echter een langere weg af rond de buitenste kring, omdat de separator geen elektronen kan doorlaten. De elektronen en ionen verbinden zich dan aan de negatieve elektrode en vormen lithium-koolstof.

Als er geen ionen meer stromen, wordt de batterij als volledig geladen beschouwd.

Tijdens het ontladen geeft de anode (negatieve terminal) waar het afgezette lithiummetaal in zat, het af in de vorm van ionen die via de elektrolyt naar de kathode (positieve terminal) migreren.

De elektronen migreren ook terug naar de kathode, maar omdat ze niet door de scheider kunnen doordringen, moeten ze dat doen via een alternatieve route, namelijk een buitenste circuit (in dit geval het elektrische circuit van de step).

Deze beweging van ionen en elektronen is wat de elektrische step aandrijft. De batterij blijft werken tot alle ionen met succes naar de kathode zijn gemigreerd. Op dit punt wordt gezegd dat de batterij volledig ontladen is en moet worden opgeladen.

Zoals je kunt zien, is dit een proces dat verschillende chemische reacties met zich meebrengt en moet worden uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving zonder storingen en defecten. Elke verandering in bedrijfsomstandigheden kan reacties veranderen, wat kan leiden tot bijwerkingen.

Nu we weten hoe een batterij werkt, kunnen we induiken hoe hij brand kan veroorzaken.

Waardoor kan een batterij vlam vatten?

Elektrochemische reacties wekken elektrische energie op en slaan die op in een lithium-ion batterij. Stel dat de structuur van de batterij gecompromitteerd is, zoals wanneer de elektrolytische scheider doorbroken of beschadigd is.

In dat geval kunnen de verschillende chemicaliën zich vermengen en de elektronen en ionen vrij tussen de kathode en de anode laten bewegen, d.w.z. een kortsluiting, waardoor een vonk of overmatige hitte ontstaat.

Als de vlam niet wordt bedwongen of de hitte niet sneller wordt afgevoerd dan de productie, vatten de lithiumbatterijen vlam.

Dit wordt nog verergerd door het feit dat de chemicaliën die in lithium batterijen gebruikt worden zelf een brand in stand kunnen houden.

De elektrolyt bestaat uit lithiumzouten en organische oplosmiddelen, die zeer ontvlambaar zijn en een brandgevaar vormen. Bovendien bestaat de kathode ook uit een oxide van lithium, wat betekent dat er een grote kans is dat zuurstof als bijproduct vrijkomt als het aan bepaalde stressfactoren wordt blootgesteld.

Kortom, de meeste batterijbranden zijn het gevolg van defecten in de batterijstructuur en slechte oplaadpraktijken. Hier zijn een paar voorbeelden:

• Elektrische kortsluitingen
• Overladen
• Fabrieksfouten en ontwerpfouten
• Abnormaal of oneigenlijk gebruik van de batterij
• Snelle ontlading
• Gebruik van onderdelen van lage kwaliteit in de batterij
• Mechanische schade
• Problemen met de oplader, onder andere

Het proces waardoor de brand ontbrandt heet Thermische Uitloop, en we zullen hieronder demystificeren wat dat inhoudt.

Wat is thermische baan

Een thermische baan is een kettingreactie die optreedt wanneer de batterij oververhit raakt, waardoor de interne druk en temperatuur van de batterij sneller stijgen dan ze kunnen worden ontladen. De temperatuur van de batterijcellen kan zo hoog worden dat ze ongecontroleerd ontbranden.

Een thermische baan kan ontstaan als er een soort storing in de batterij optreedt, zoals kortsluiting of een thermisch defect. Zodra de batterij in een thermische baan gaat, stijgen de inwendige temperaturen binnen een fractie van een seconde, en komt de opgeslagen energie ongecontroleerd vrij.

Door de hitte breken de chemicaliën in de batterij af, waardoor nog meer warmte vrijkomt. Daardoor stijgt de temperatuur, en uiteindelijk kan de batterij vlam vatten/zelfontbranden. Thermische runaway kan ook leiden tot het met geweld uitstoten van giftige gassen, rook en andere deeltjes.

Hoe weet ik of een lithium batterij beschadigd is?

Als je bezorgd bent dat je lithium-ion batterij beschadigd is, zijn er een paar tekenen waar je op moet letten:

• Overmatige hitte: Het is normaal dat lithium batterijen bij het werken of opladen warmte produceren. Maar als je stepbatterij vaak extreem heet aanvoelt, dan is de kans groot dat hij defect is.
• Geur: Als je merkt dat er een vieze geur (een vage brandlucht) uit je batterij komt, is dat een goede aanwijzing dat de batterij slecht aan het worden is. De geur wordt veroorzaakt door het vrijkomen van onder druk staande gassen, die een bijproduct zijn van onbedoelde chemische reacties die binnen in de batterij plaatsvinden.
• Zichtbare lekkage: Zichtbare lekkage uit een batterij is een ernstig probleem dat onmiddellijk aangepakt moet worden. Als het niet behandeld wordt, kunnen de gelekte elektrolyten uitgebreide schade aanrichten aan zowel het elektrische systeem als de carrosserie van de step. Bovendien is de gelekte inhoud zeer corrosief en kan door metaal, verf en kunststoffen vreten.
• Opzwellen: Een ander teken is uitpuilen. Als de batterij zichtbaar gezwollen is, is hij waarschijnlijk ook beschadigd en moet hij vervangen worden.
• Lawaai: Als de batterij tijdens het gebruik vreemde sissende en ploppende geluiden maakt, kan dat een teken zijn dat hij defect is.

Als je een van deze tekenen opmerkt, is het belangrijk om de batterij niet meer te gebruiken en hem zo snel mogelijk te laten vervangen. Doorgaan met het gebruik van een beschadigde lithium batterij kan gevaarlijk zijn en tot brand of explosies leiden.

Hoe voorkom je elektrische step batterijbrand

Volgens de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) en de National Fire Protection Association (NFPA) zijn er verschillende manieren om brand te voorkomen, waaronder:

Letten op de juiste oplaadpraktijken

Volg bij het gebruik of opladen van batterijen altijd de aanwijzingen van de fabrikant in de gebruikershandleiding. Zo weet je zeker dat je de batterij veilig en correct gebruikt.

Gebruik alleen de oplader die bij uw apparaat is geleverd. Sommige aftermarket-laders voldoen mogelijk niet aan de veiligheidsnormen en zijn mogelijk onveilig. Elke accu heeft een specifieke laadspanning waar je je aan moet houden.

Gebruik altijd oplaadbare lithium batterijen van gerenommeerde fabrikanten en winkeliers. Namaak- of knock-off batterijen kunnen er identiek uitzien als authentieke batterijen, maar ze voldoen vaak niet aan dezelfde veiligheidsnormen.

Ze kunnen bijvoorbeeld materialen van mindere kwaliteit hebben die tot oververhitting en brand kunnen leiden.

Opladen moet gebeuren bij een temperatuur tussen 4°C- 43°C; opladen bij een lagere of hogere temperatuur dan dit kan enkele ongewenste chemische reacties in de batterijcellen op gang brengen die tot brand of een explosie kunnen leiden.

Overlaad je oplaadbare batterijen nooit; laad ze alleen op gedurende de door de fabrikant aangegeven tijd.

Als batterijen overladen zijn, kunnen ze warm worden en gemakkelijk vlam vatten. Zorg er dus voor dat je de batterijen loskoppelt als ze volledig opgeladen zijn. Gelukkig hebben de meeste elektrische step batterijen een Battery Management System om lithium batterijbranden te voorkomen.

Laat je elektrische step nooit onbeheerd achter terwijl hij aan het opladen is.

Veel batterijbranden ontstaan wanneer mensen hun apparaten langere tijd aangesloten en onbeheerd achterlaten. Als je het huis moet verlaten of moet gaan slapen terwijl je batterijen aan het opladen zijn, zorg er dan voor dat je ze eerst loskoppelt.

Let op waar je je elektrische step oplaadt. Hij moet uit de buurt blijven van brandbare oppervlakken die gemakkelijk vlam kunnen vatten als de batterij defect raakt. Dit omvat dingen als papier, stof, en vinyl hout. Probeer, indien mogelijk, de batterij op te laden in een brandveilige oplaadzak.

Tijdens het opladen is het normaal dat een gezonde batterij lichtjes warm wordt. Als je echter merkt dat de batterij overmatig heet wordt, rook afgeeft, of een geur verspreidt, koppel hem dan onmiddellijk los van de stroombron. Deze tekenen kunnen erop wijzen dat de batterij oververhit raakt en in brand kan vliegen.

Bij gebruik

Overbelast de batterij niet. Als een batterij overbelast wordt, kan ze oververhit raken en vlam vatten. Voordat je aftermarket toevoegingen aan je step toevoegt, is het belangrijk de instructies van de fabrikant te raadplegen om er zeker van te zijn dat het apparaat niet meer vermogen vraagt dan de batterij veilig kan leveren.

Vermijd blootstelling van de batterij aan water en andere vloeistoffen, want die kunnen corrosie of beschadiging van de delicate interne componenten van de cellen veroorzaken, wat uiteindelijk een lithium batterijbrand kan veroorzaken. Vermijd het rijden met je step in natte omstandigheden als hij niet IP-geschikt is.

Vermijd het gebruik van een batterij die duidelijke tekenen van beschadiging vertoont. Vervang de batterij onmiddellijk.

Gebruik de batterij alleen binnen de door de fabrikant aanbevolen bedrijfstemperatuur.

Batterijen zijn ontworpen om binnen een bepaald temperatuurbereik te werken om goed te functioneren.

De meeste fabrikanten bevelen een bedrijfstemperatuurbereik aan van -20°C tot 60°C. Maar als we realistisch zijn, is rijden in -20°C temperatuur niet eens comfortabel. Gebruik van de batterij buiten dit bereik kan de levensduur verkorten, de prestaties verminderen, en de kans op een defecte batterij vergroten.

Opbergpraktijken

Vermijd het bewaren van je step op plaatsen met relatief hoge temperaturen en hoge vochtigheid. Bewaar de stepaccu’s altijd op een koele, droge plaats, uit de buurt van direct zonlicht. De aanbevolen bewaartemperatuur is ongeveer 15° C, en het ideale bereik ligt tussen 0° C en30° C.

Hoge temperaturen kunnen de zelfontlading van de batterij vergroten en de kans op een defect vergroten, wat tot brand kan leiden.

Bewaar de stepaccu nooit bij een temperatuur hoger dan 60 °C, want dat kan een thermische runaway veroorzaken.

Bewaar je stepbatterij in een speciaal daarvoor bestemde ruimte, uit de buurt van gevaarlijke en ontvlambare materialen.

Onderhouds- en verwijderingspraktijken

Zorg ervoor dat je de accu’s van je elektrische step regelmatig inspecteert op tekenen van beschadiging. Als je iets ongewoons opmerkt, zoals zwelling, lekkage, of verkleuring, staak dan onmiddellijk het gebruik en vervang de batterij.

Zorg ervoor dat je je lithium-batterijen op de juiste manier recycleert. Veel gemeenten hebben speciale inzamelingspunten voor het recyclen van deze batterijen. Je kunt ook contact opnemen met de fabrikant van je apparaat om te zien of ze een terugnameprogramma aanbieden, zoals ze dat voor sommige elektrische auto’s doen.

Gooi lithium-ion batterijen nooit in een vuur.

Tenslotte is het belangrijk om werkende rookmelders in je huis te hebben, zodat je bij brand zo vroeg mogelijk gewaarschuwd wordt.

Hoe stop je een brand door lithium-ion batterijen?

Als je ooit een woningbrand hebt meegemaakt, weet je hoe snel die uit de hand kan lopen. Een batterijbrand is niet anders. In feite kunnen ze, door de brandbare chemicaliën, nog gevaarlijker zijn. Dus, hoe stop je een batterijbrand?

Als je denkt dat je apparaat vlam gaat vatten, kun je het beste jezelf en ieder ander uit de buurt houden. Er kan gevaar zijn voor ontploffing of giftige dampen, dus het is belangrijk dat je zo ver mogelijk uit de buurt blijft. Als er brandbare materialen in de buurt zijn, is het ook belangrijk die te verwijderen, zodat het vuur geen kans krijgt zich te verspreiden.

Als het vuur al uit de hand is, probeer het dan niet zelf te blussen. Het is belangrijker je te concentreren op het in veiligheid brengen van jezelf en anderen. de hulpdiensten zullen de brand doeltreffender kunnen aanpakken.

Als de brand echter klein en beheersbaar is, kun je hem het beste blussen met een standaard ABC of BC droge chemische brandblusser. Deze blussers zijn te vinden in de meeste bouwmarkten.

Als je geen klasse B brandblusser hebt, kun je proberen het vuur te smoren met water, zand of vuil, maar probeer dit alleen als je formeel opgeleid bent in elementaire brandbestrijdingstechnieken.

Branden van lithium-ion batterijen worden ingedeeld als brandbare vloeistofbranden van klasse B, omdat het gaat om het verbranden van een brandbare elektrolyt.

Een brand kan niet als een brand van klasse D (brandbare metalen) worden bestempeld omdat de lithium-ion batterijen geen eigenlijke lithium-metalen bevatten; een klasse D blusapparaat zal in zo’n situatie dus niet doeltreffend zijn.

Het gebruik van water bij het blussen van lithium-ion batterijbranden is een zeer controversieel onderwerp met vele stromingen. Lithium is een zeer reactief metaal en reageert heftig met water.

Maar in tegenstelling tot wat men denkt, bevatten lithium-ion batterijen echt kleine sporen elementair lithium, dat geen grote heftige reactie kan veroorzaken, vooral niet bij kleine branden.

Voor kleine brandjes is het overstromen van de batterij met water een effectieve methode gebleken. Maar voor alle zekerheid is het raadzaam voor dit soort branden de daarvoor bestemde brandblusser te gebruiken.

Grote batterijbranden worden vaak met water geblust. Het water koelt de temperatuur van de lithiumzouten af tot onder ontstekingsniveau (onder 500°C ), waardoor ze niet opnieuw kunnen ontbranden. De lithiumzouten zijn zelfoxiderend en kunnen niet van zuurstof verstoken worden, zodat sommige traditionele blusmethoden niet werken.

Hoe vaak komen branden door lithium batterijen voor

Een batterij die in brand vliegt is nieuwswaardig, vooral als het wordt opgenomen. Eén brand kan een internet-wijde sensatie veroorzaken en de indruk wekken dat batterijbranden een alledaags verschijnsel zijn.

Dat zijn ze niet. De schijnbaar vele video’s op het internet zijn geïsoleerde gevallen die door het resharing netwerk buiten proportie worden opgeblazen, waardoor de situatie ernstiger lijkt dan ze is.

Een goed voorbeeld is de Galaxy Note 7 brand die iedereen liet denken dat de telefoons ontploften met de snelheid van ongepofte popcorn op hete olie.

Voor steps zijn de statistieken nog lager, omdat de meeste uitgerust zijn met batterij-managementsystemen. Hoewel ze dus wel voorkomen, komen branden door lithiumbatterijen niet zo vaak voor en misschien maar 1 op de 10 miljoen.