Lithium-ion-batterijen zitten in bijna elk apparaat: van smartphones tot elektrische fietsen, maar ze brengen ook risico’s met zich mee. In deze blog leer je wat een lithium-ion-batterij is, hoe het werkt en waarom ze zo krachtig én populair zijn. Ook ontdek je welke signalen wijzen op brandgevaar, wat thermal runaway betekent en hoe je met een paar slimme gewoontes brand voorkomt.
De lithium-ion-batterij 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 energie opslaat in meerdere lithium-ioncellen. Je vindt deze batterij in bijna alle oplaadbare apparaten die we dagelijks gebruiken, zoals laptops, telefoons en elektrische fietsen.
Een lithium-ionbatterij werkt met vier belangrijke onderdelen:
- Kathode (pluspool)
Dit is de ontvanger van de batterij. De kathode is meestal gemaakt van lithium en een metaal zoals kobalt of nikkel. Tijdens het gebruik van de batterij bewegen lithium-ionen naar de kathode.
- Anode (minpool)
Dit is de gever van de batterij. De anode is meestal gemaakt van grafiet, een vorm van koolstof. Tijdens het gebruik van de batterij komen de lithium-ionen hier vandaan.
- Elektrolyt
Dit is een vloeistof die ervoor zorgt dat lithium-ionen zich kunnen verplaatsen tussen de plus- en minpool. Je kunt het zien als een soort transportweg tussen de twee polen.
- Separator
Dit is een dun laagje dat de plus- en minpool van elkaar scheidt. Het voorkomt dat er kortsluiting ontstaat, maar laat de lithium-ionen wel door.
Zo werkt een lithium-ion-accu
Wanneer je een lithium-ionbatterij gebruikt, bewegen de lithiumionen van de minpool (anode) naar de pluspool (kathode) door de vloeistof in de batterij (elektrolyt). Tegelijkertijd bewegen de elektronen via een draad buiten de batterij van de minpool naar de pluspool. Dit is de elektrische stroom die het apparaat van energie voorziet.
Zo werkt opladen van een lithium-ion-batterij
Wanneer je een lithium-ion-batterij oplaadt, gebeurt het omgekeerde: de lithiumionen bewegen dan terug van de plus- naar de minpool via de elektrolyt, terwijl de elektronen via de oplader terugvloeien naar de minpool.
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 de lithium batterij zo populair?
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’s
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 voortbeweegt 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-accu ontploft bij verkeerd gebruik?
Bij verkeerd gebruik of beschadigingen aan de binnenkant door een val kan een lithium-ion-batterij vlamvatten en explosies veroorzaken. Niet alleen de batterij kan exploderen, ook door de giftige rookgassen die vrijkomen, kunnen er ontploffingen ontstaan. 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 minpool 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 accubrand 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 van je product.
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:
Voorkom brand met veilige opslag lithium-ion-accu
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. Laad dus alleen overdag als je erbij bent!
- 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 die voldoet aan de VDMA-testvereisten. 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 24994-testvereisten. Wil je nu alvast compliant zijn met deze regelgeving? Lees dan verder in ons blog over de Europese normering.
Doe de risicocheck!
Wil je weten hoeveel risico jij loopt op een accubrand? Doe hier de risicocheck!
Lithium-ion-batterijen veilig opladen? Ontdek Batteryguard
In onze webshop verkopen wij de ijzersterke accukasten van Batteryguard. Deze kasten zorgen voor veilig opslaan en opladen van je lithium-ion-accu’s.
Bekijk onze volledige voorraad via de button hieronder of neem contact op via [email protected] of 0344-647052 om direct je vragen te stellen.