Inhoudsopgave
Wat is een lithium-ion batterij en hoe werkt het?
Waarom is lithium-ion zo populair onder fabrikanten?
Wat maakt lithium zo geschikt voor accu-batterijen?
Klopt het dat lithium-ion-batterijen brandgevaarlijk zijn?
Hoe herken je brandgevaar bij een lithium-ion-batterij
Zo voorkom je brand bij het laden en opslaan van lithium-ion -batterijen
Lithium-ion-batterijen veilig opladen? Bekijk al onze accukasten met VDMA-certificering
Lithium-ion-batterijen zijn overal om ons heen. Ze zitten in onze smartphones, laptops, tablets en zelfs onze elektrische auto's. Maar wat is lithium-ion precies? Waarom is het zo energie-efficiënt? En is het wel veilig, nu je op het nieuws leest dat lithium-ion-accu's steeds vaker brand veroorzaken? In dit blog vind je een antwoord op al je vragen over lithium-ion en het veilige gebruik hiervan.
In het kort
- Lithium-ion-batterijen zijn licht, oplaadbaar en zitten in apparaten zoals smartphones, gereedschap en elektrische fietsen.
- Verkeerd gebruik kan leiden tot oververhitting, brand en zelfs explosies.
- Brandgevaar herken je aan zwelling, hitte, geur of lekkage.
- Het risico op brand wordt groter bij onder andere het gebruik van een verkeerde lader.
- Laad en bewaar batterijen altijd veilig, bij voorkeur op een harde ondergrond of in een gecertificeerde accukast.
Wat is een lithium-ion-batterij en hoe werkt het?
Een lithium-ion-batterij wordt ook wel een lithium-ion-accu genoemd en is een oplaadbare batterij die een grote hoeveelheid energie opslaat in een kleine, lichte behuizing. Je vindt deze batterij in bijna alle oplaadbare apparaten die we op dagelijkse basis gebruiken. De batterij wordt aangestuurd door vier onderdelen:
- Kathode (plus-pool) - Dit is de ontvanger van de batterij, meestal gemaakt van lithium en een metaal zoals kobalt of nikkel. Hier komen de lithiumdeeltjes naartoe tijdens het gebruik.
- Anode (min-pool) - Dit is de gever van de batterij, meestal gemaakt van grafiet, wat een soort koolstof is. Hier gaan de lithiumdeeltjes vandaan tijdens het gebruik.
- Elektrolyt - Dit is een vloeistof die de lithiumdeeltjes vervoert tussen de plus- en min-pool. Je kunt het dus zien als een soort transportweg.
- Separator - Dit is een dun laagje dat de plus- en min-pool van elkaar scheidt. Dit voorkomt dat er kortsluiting ontstaat, maar laat wel de lithiumdeeltjes door.
Zo werkt een lithium-ion-batterij (kort samengevat)
Wanneer je een lithium-ionbatterij gebruikt, bewegen de lithiumionen van de min-pool (anode) naar de plus-pool (kathode) door de vloeistof in de batterij (elektrolyt). Tegelijkertijd bewegen de elektronen via een draad buiten de batterij van de min-pool naar de plus-pool. Dit is de elektrische stroom die het apparaat van energie voorziet.
Wanneer je een lithium-ion-batterij oplaadt, gebeurt het omgekeerde: de lithiumionen bewegen dan terug van de plus- naar de min-pool via de elektrolyt, terwijl de elektronen via de oplader terugvloeien naar de min-pool.
Zoals je hierboven leest, is het bijna onmogelijk om dit in eenvoudige woorden uit te leggen. De afbeelding maakt het hopelijk duidelijker. Het proces zelf is niet ingewikkeld. Het gaat vooral om het efficiënt verplaatsen van energie.
Waarom is lithium-ion zo populair onder fabrikanten?
De reden dat lithium-ion zo populair is, heeft alles te maken met de energiedichtheid. Waar traditionele batterijen vaak zo’n 50 tot 75 wattuur per kilogram opslaan, ligt dat bij moderne lithium-ion-batterijen rond de 250 tot 330 wattuur. Een enorm verschil dus.
Daarnaast verliezen lithium-ion-batterijen hun energie veel langzamer: gemiddeld slechts 1,5 tot 2 procent per maand, wat tot wel tien keer minder is dan bij lood-zuur-batterijen. Daardoor zijn ze ideaal voor noodstroomvoorzieningen en apparaten die lang stand-by staan.
Wat maakt lithium zo geschikt voor accu-batterijen?
Lithium is het lichtste metaal dat we kennen en geeft heel gemakkelijk een elektron af om een positief geladen deeltje te worden. Dit positieve lithiumdeeltje is bovendien heel klein, waardoor het zich razendsnel voort beweegt binnen de batterij. Dit heeft nogal wat voordelen:
- Je kunt veel energie opslaan in een klein pakket
- Opladen gaat onwijs snel
- De lading gaat lang mee (zeker op stand-by)
- Het gewicht is erg laag (tot wel 5x lichter dan andere metalen)
Andere metalen, zoals natrium of kalium, zijn dus zwaarder en hun deeltjes zijn groter. Daarom bewegen ze langzamer en zijn ze minder geschikt voor de accu’s die in onze apparaten zitten.
Klopt het dat lithium-ion-batterijen brandgevaarlijk zijn?
Bij verkeerd gebruik kan een lithium-ion-batterij brandgevaar veroorzaken. Dit kan tot extreem gevaarlijke situaties leiden, zoals je in de video hieronder ziet:
Wanneer een lithium-ion-batterij oververhit raakt, begint de vloeistof erin te verdampen. Deze vloeistof is extreem brandbaar. Als de temperatuur hoog genoeg wordt, ontbranden deze dampen en kan er zelfs een explosie ontstaan. We noemen dit proces ook wel thermal runaway.
Het grote gevaar van lithium-ion: thermal runaway
Thermal runaway is een gevaarlijke situatie waarbij een batterij exponentieel heter wordt en uiteindelijk ontbrandt of zelfs ontploft. Thermal runaway ontstaat als volgt:
- Stap 1 - De batterij begint in rap tempo op te warmen door kortsluiting of schade.
- Stap 2 - Door de warmte smelt het dunne laagje dat de plus- en min-pool scheidt, waardoor de warmteopbouw exponentieel toeneemt.
- Stap 3 - De vloeistof in de batterij begint te verdampen, waardoor brandbare gassen ontstaan. De druk in de batterij wordt daardoor extreem hoog.
- Stap 4 - De batterijbehuizing barst open en er komen hete, giftige gassen en vlammen vrij. Als er andere batterijen in de buurt zijn, kunnen ook die oververhit raken.
Het grote probleem is dat je een thermal runaway bijna niet kunt stoppen als het eenmaal begint. Het gaat door totdat alle brandbare materialen op zijn. Dat is ook de reden dat je steeds vaker in het nieuws leest over bedrijfs-en woningbranden door lithium-ion-accu’s.
Hoe voorkom je een brand of explosie door thermal runaway?
Benieuwd hoe je brand door een thermal runaway voorkomt? Dan moet je eerst weten hoe zoiets ontstaat. Dat begint door de risico’s in kaart te brengen. Hieronder vind je de meest voorkomende oorzaken van een thermal runaway:
1. Een andere oplader gebruiken dan de fabrikant voorschrijft
Het is fout nummer één als het om lithium-ion-accu’s gaat: een niet-gecertificeerde oplader gebruiken in plaats van een oplader die daadwerkelijk bij je apparaat hoort. Ga dus niet shoppen voor een oplader bij een goedkope Chinese webshops, maar koop bij de officiële fabrikant.
2. Langdurig gebruik en ouderdom van de accu
De kwaliteit van lithium-ion-batterijen neemt af naarmate je ze vaker oplaadt. Oude batterijen zijn daardoor minder stabiel en het risico op oververhitting neemt toe. Dus heb je een ouder apparaat en merk je dat die mankementen begint te vertonen en dat de batterij moeilijker oplaadt of sneller leegloopt? Overweeg dan om de batterij of zo nodig het gehele apparaat te vervangen.
3. Te lang opladen of telkens leeg laten lopen
Laat jij je apparaten altijd aan de lader liggen? Niet per se slim. Daardoor slijt de batterij namelijk een stuk sneller. Ook de batterij volledig leeg laten lopen is geen goed idee. Probeer dus een middenweg te vinden en houd de lading bij voorkeur tussen de 20 en 80 procent. Dit is geen must voor brandveiligheid, maar wel een aanrader vanuit veel fabrikanten.
Let op: officiële opladers van de fabrikant hebben vaak een beveiliging die voorkomt dat een volle batterij te lang wordt geladen. Toch is het ook dan beter om je apparaat niet onnodig lang aan de stroom te hangen.
Hoe herken je brandgevaar bij een lithium-ion-batterij
Je kunt brandgevaar bij een lithium-ion-accu als volgt herkennen:
- Zwelling - Dit is het belangrijkste waarschuwingssignaal. Als een batterij dikker wordt of opzwelt, betekent dit dat er gassen vrij zijn gekomen door gevaarlijke reacties.
- Hitte - Als een batterij bovengemiddeld warm wordt tijdens het gebruik of het opladen, kan dit een signaal zijn dat het risico op interne kortsluiting toeneemt.
- Geuren of geluiden - Een brandlucht of vreemde geluiden zoals sissen of kraken tijdens het opladen, zijn allemaal tekenen van gevaar.
- Lekkage - Als je vloeistof ziet rond de batterij, is de behuizing beschadigd en is er een sterk vergroot risico op brand.
In alle gevallen geldt: stop direct met het gebruik van de batterij en schaf een nieuwe aan.
Ook EenVandaag besteedde er al aandacht aan:
Zo voorkom je brand bij het laden en opslaan van lithium-ion -batterijen
Bij correct gebruik is het risico op een accubrand heel klein. Zeker als je de accu op een veilige wijze oplaadt en opslaat. Met de juiste voorzorgsmaatregelen kun je lithium-ion-batterijen dus veilig en zonder zorgen gebruiken. Dit zijn onze tips:
- Laad batterijen nooit op als je slaapt of niet thuis bent. Ook moderne laders en officiële fabrieksladers kunnen falen. Wees dus alert!
- Gebruik altijd de originele lader van de fabrikant of een gecertificeerde vervanger die je in een betrouwbare winkel of webshop aanschaft.
- Laad batterijen op een harde, onbrandbare ondergrond zoals een vloer of tafel. Houd ze weg van brandbare spullen zoals kleding, stoffen en gordijnen.
- Laad je lithium-ion-batterijen op in een accukast met VDMA-normering. Dit is vooral belangrijk voor bedrijven die meerdere accu’s tegelijkertijd opladen. Denk aan elektrische rolstoelen bij zorginstellingen, elektrische fietsen in een fietsenzaak, digitale apparatuur in een smartphonewinkel of bouwgereedschappen bij een timmerbedrijf.
Belangrijk voor bedrijven: er is een Europese richtlijn in de maak voor de veilige opslag van accu’s in bedrijfspanden en op bedrijfsterreinen. Deze richtlijn zal gebaseerd worden op de VDMA 2492-normering. Wil je nu alvast compliant zijn met deze regelgeving? Lees dan verder in ons blog over de Europese normering.
Lithium-ion-batterijen veilig opladen? Bekijk al onze accukasten met VDMA-certificering
In de webshop van Weloq vind je een overzicht van ijzersterke accukasten voor het opslaan en laden van lithium-ion-accu’s - van kleine opslagkoffers voor particulieren tot dubbeldeurskasten voor grote bedrijven. Bekijk onze volledige voorraad via de button hieronder of vraag onze expert om vrijblijvend advies.