Hvad er farerne ved håndtering af lithium-ion-batterier?

Litium-ion-batterier er en forholdsvis ung teknologi. Men siden de blev lanceret på markedet i begyndelsen af 1990'erne, har de haft en varig indvirkning på markedet for energilagring og har gradvist fortrængt gamle teknologier. I dag er det umuligt at forestille sig vores hverdag uden lithiumbatterier - og det er der en god grund til: De kan være særligt små og samtidig meget effektive og er derfor fordelagtige til en lang række anvendelsesområder. Det er ikke kun smartphones og tablets, der får deres energi fra lithiumbatterier, men de spiller også en vigtig rolle inden for elektromobilitet. Her scorer lithiumenergilagringssystemer bl.a. point på grund af deres høje energitæthed med lav egenvægt og hurtig opladning.

Men der er også en anden side af medaljen: Vi hører gang på gang om farlige hændelser i forbindelse med lithium-ion-batterier. I 2017 skabte en brand i en parkeringsplads i Hannover overskrifter - den blev forårsaget af batteriet i en elcykel. I 2018 døde en mand fra Hamborg, da en batterioplader eksploderede. Der er ingen tvivl om, at eksplosioner og brande i lithium-ion-batterier kan have ødelæggende konsekvenser ved at forårsage dyre følgeskader eller i værste fald koste menneskeliv. Derfor opstår der ikke kun for privatpersoner, men især for virksomheder det presserende spørgsmål om, hvordan man håndterer og opbevarer dem så sikkert som muligt.

Pga. de nuværende produktionsstandarder anses lithium-batterier for at være forholdsvis sikre, for producenterne udfører som regel allerede forskellige sikkerhedstests, inden produktet kommer på markedet. Transport af litium-energilagrings enheder er f.eks. også kun tilladt med testcertifikat iht. UN 38.3, og or at få tildelt dette certifikat skal der gennemføres forskellige testserier, hvor batterierne testes under forskellige transportforhold.

Der testes bl.a.:

Ikke desto mindre skal man være særlig forsigtig ved håndtering af lithium-ion-batterier - fordi der opstår gang på gang farlige brande. Og når de opstår, er konsekvenserne ofte katastrofale. Faren stammer fra selve batteriets konstruktion. For når materialer med høj energitæthed og letantændelige elektrolytter mødes, danner de bogstaveligt talt en brandfarlig blanding. Det bliver særligt farligt, når et litiumbatteri frigiver sin lagrede energi ukontrolleret. Så snart den genererede varme overstiger separatorens smeltepunkt, opstår der en ukontrollerbar kædereaktion, den frygtede "thermical runaway".

Den høje varmeenergi fører i første omgang til fordampning af den elektrolytiske væske, hvilket genererer yderligere varme og brændbare gasser. Hvis trykket stiger over et vist punkt, frigøres de brændbare gasser og danner en antændelig blanding med luften - der opstår flammer på ydersiden af batteriet. Selv hvis blot én celle løber ud af drift, er det nok til at opvarme de tilstødende celler i batteriblokken i en sådan grad, at der opstår en voldsom kædereaktion. Når den er sat i gang, tager det kun få minutter, før batteriet brænder eksplosivt. Sådanne brande, der involverer lithium-ion-batterier, er vanskelige at kontrollere, og ilden spreder sig hurtigt. Brandvæsenet skal ofte kun beskytte naboområder.

Ved normal drift anses brugen af lithiumbatterier for sikker. Men ifølge VDE gælder det kun, så længe alle håndterer dem korrekt. Hvis litium-ion-batterier f.eks. håndteres eller opbevares forkert, kan de udgøre en betydelig sikkerhedsrisiko. Tekniske fejl fra fabrikken kan ikke altid udelukkes fra starten.

Elektrisk overbelastning

En typisk risiko ved håndtering af lithiumbatterier er faktisk ret almindelig: nemlig opladning og afladning. Her kan der opstå en elektrisk overbelastning af forskellige årsager, f.eks. ved brug af en forkert oplader. Men en brand kan også opstå som følge af en dybafladning. Hvis lithium-ion-batterier ikke bruges i længere tid, kan de blive helt afladet. Ukorrekte opbevaringsforhold - f.eks. opbevaring ved anden temperatur end den, som producenten anbefaler - kan fremme denne effekt. I dette tilfælde nedbrydes elektrolytvæsken, hvilket resulterer i dannelse af letantændelige gasser. Hvis man derefter forsøger at genoplade de dybt afladede lithium-ion-celler, kan den tilførte energi ikke længere omdannes korrekt på grund af manglen på elektrolytvæske. Det kan føre til kortslutning eller brand.

Mekaniske skader

Ved håndtering af lithium-ion-batterier er der altid en vis risiko for at beskadige dem. Kollisioner med køretøjer, fald på hårdt underlag eller knusning under forkerte opbevaringsforhold er blot nogle få eksempler på mekaniske skader. Hvis cellerne deformeres som følge heraf, kan det føre til interne kortslutninger og brand i batteriet. Forurening under produktionen af selve cellerne kan ikke udelukkes 100 %. I sjældne tilfælde kan partikler, der ved en fejltagelse kommer ind i cellen under produktionen, med tiden beskadige den indefra. Også her kan der så opstå interne kortslutninger.

Overoplaning eller for høje temperaturer

Eksterne varme- eller energikilder kan opvarme lithiumbatterier og dermed føre til brand på grund af termisk overbelastning. Typiske farekilder er f.eks. åben ild, varme maskindele eller opbevaring i direkte sollys.