Risker vid hantering av litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier är en relativt ung teknik. Men sedan de lanserades på marknaden i början av 1990-talet har de haft en bestående inverkan på marknaden för energilagring och gradvis ersatt äldre teknik. I dag är det omöjligt att föreställa sig en vardag utan litiumbatterier - och det finns goda skäl till det: de kan vara särskilt små och samtidigt mycket effektiva, vilket gör dem fördelaktiga för många olika tillämpningar. Det är inte bara smartphones och surfplattor som får sin energi från litiumbatterier, utan de spelar också en viktig roll för elektromobilitet. Här får litiumlagringssystem poäng för bland annat hög energitäthet med låg egenvikt och snabb laddning.

Men det finns en annan sida av myntet: vi hör ständigt talas om farliga incidenter med litiumjonbatterier. År 2017 skapade en brand på en parkeringsplats i Hannover stora rubriker - den orsakades av batteriet på en elcykel. År 2018 dog en man från Hamburg när en batteriladdare exploderade. Det råder ingen tvekan om att explosioner och bränder av litiumjonbatterier kan få förödande konsekvenser genom att orsaka omfattande följdskador eller, i värsta fall, kosta människoliv. Därför uppstår en brådskande fråga, inte bara för privatpersoner utan framför allt för företag, om hur de ska hanteras och förvaras på ett så säkert sätt som möjligt.

Trots säkerhetsåtgärder måste man vara särskilt försiktig när man hanterar litiumjonbatterier, eftersom farliga bränder inträffar gång på gång, och när de inträffar är konsekvenserna ofta katastrofala. Faran beror på batteriets konstruktion. När material med hög energitäthet och lättantändliga elektrolyter möts bildar de en brandfarlig blandning. Särskilt farligt blir det när litiumbatteriet frigör sin lagrade energi okontrollerat. Så snart den värme som genereras överstiger separatorns smältpunkt uppstår en okontrollerbar kedjereaktion, den fruktade termiska rusningen, eller thermal runaway som det även kallas.

Den höga värmeenergin leder inledningsvis till avdunstning av den elektrolytiska vätskan, vilket ger upphov till ytterligare värme och brandfarliga gaser. Om trycket stiger över en viss punkt frigörs de brännbara gaserna och bildar en brandfarlig blandning med luften och flammor uppstår på batteriets utsida. Även om en enda cell tar slut räcker det för att värma upp de intilliggande cellerna i batteripaketet så pass att en våldsam kedjereaktion uppstår. När batteriet väl är igång tar det bara några minuter innan det brinner explosionsartat. Sådana bränder med litiumjonbatterier är svåra att kontrollera och branden sprider sig snabbt. Brandkåren behöver ofta skydda angränsande områden.

Vid normal drift anses användningen av litiumbatterier vara säker. Men enligt VDE gäller detta bara om alla hanterar dem på rätt sätt. Om t.ex. litiumjonbatterier hanteras eller förvaras felaktigt kan de utgöra en betydande säkerhetsrisk. Tekniska fel i fabriken kan inte alltid uteslutas från början.

Elektrisk överbelastning

En typisk risk vid hantering av litiumbatterier är faktiskt ganska vanlig: nämligen laddning och urladdning. Här kan en elektrisk överbelastning uppstå av olika anledningar, till exempel om du använder fel laddare. Men en brand kan också uppstå till följd av en djup urladdning. Om litiumjonbatterier inte används under en längre tid kan de bli helt urladdade. Felaktiga förvaringsförhållanden - till exempel förvaring vid en annan temperatur än den som rekommenderas av tillverkaren - kan förstärka denna inverkan. I detta fall bryts elektrolytvätskan ner, vilket leder till att lättantändliga gaser bildas. Om man sedan försöker ladda de djupt urladdade litiumjoncellerna kan den tillförda energin inte längre omvandlas ordentligt på grund av bristen på elektrolytvätska. Detta kan leda till kortslutning eller brand.

Mekaniska skador

När du hanterar litiumjonbatterier finns det alltid en viss risk att de skadas. Kollisioner med fordon, fall på hårda ytor eller stötning under felaktiga förvaringsförhållanden är bara några exempel på mekaniska skador. Om cellerna deformeras kan det leda till interna kortslutningar och brand i batteriet. Kontaminering under produktionen av själva cellerna kan inte uteslutas till 100 procent. I sällsynta fall kan partiklar som av misstag kommer in i cellen under produktionen skada den från insidan. Även här kan interna kortslutningar uppstå.

Överladdning eller för hög temperatur

Externa värme- eller energikällor kan värma upp litiumbatterier, vilket kan leda till brand på grund av termisk rusning. Typiska riskkällor är öppen eld, heta maskindelar eller förvaring i direkt solljus.

På grund av nuvarande produktionsstandarder anses litiumbatterier ändå vara relativt säkra, eftersom tillverkarna vanligtvis utför olika säkerhetstester innan produkten släpps ut på marknaden. Transport av t.ex. energilagringsanordningar är också endast tillåten med ett testcertifikat enligt EU:s direktiv om transport av farligt gods UN 38.3. För att erhålla detta certifikat måste olika provningsserier utföras, där batterierna testas under olika transportförhållanden. Testerna omfattar exempelvis: