Lithium-ion batterijen zitten tegenwoordig bijna overal in. Smartphones, laptops, elektrische fietsen, elektrisch gereedschap, powerbanks, tuinmachines en thuisbatterijen maken allemaal gebruik van oplaadbare batterijtechnologie.

Lithium-ion batterijen hebben belangrijke voordelen: ze kunnen relatief veel energie opslaan in een compact formaat. Maar wanneer een batterij beschadigd raakt, verkeerd wordt gebruikt of intern defect raakt, kan ze oververhitten. In uitzonderlijke gevallen kan dit leiden tot thermal runaway, waarbij de temperatuur in een batterijcel ongecontroleerd blijft stijgen en brandbare en potentieel giftige gassen kunnen vrijkomen.

Maar hoe ontstaat zo'n batterijbrand precies? En belangrijker: wat kun je doen om het risico te verkleinen?

Wat gebeurt er in een lithium-ion batterij?

Een lithium-ion batterij bestaat uit één of meerdere batterijcellen waarin elektrische energie elektrochemisch wordt opgeslagen.

Tijdens het opladen en ontladen bewegen lithium-ionen tussen de elektroden. De verschillende actieve delen van de cel worden onder andere door een dunne separator van elkaar gescheiden.

Onder normale omstandigheden gebeurt dit gecontroleerd.

Het probleem ontstaat wanneer een cel bijvoorbeeld intern kortsluit, beschadigd raakt of te sterk opwarmt. Hierdoor kunnen warmteproducerende chemische reacties ontstaan. Wanneer daarbij sneller warmte wordt geproduceerd dan de batterij kan afvoeren, kan een zichzelf versterkend proces ontstaan.

Dit noemen we thermal runaway.

Wat is thermal runaway?

Thermal runaway – letterlijk thermisch op hol slaan – is een van de belangrijkste gevaren bij lithium-ion batterijen.

Het proces kan vereenvoudigd als volgt worden voorgesteld:

Beschadiging of storing → warmteontwikkeling → chemische reacties → nog meer warmte → ontleding en gasvorming → thermal runaway → mogelijk brand of explosie

Tijdens thermal runaway genereert de batterij intern steeds meer warmte. De cel kan daarbij brandbare en potentieel giftige gassen vrijgeven. Wanneer deze gassen ontsteken, kan een zeer intense brand ontstaan.

Het probleem wordt groter wanneer een batterijpakket uit meerdere cellen bestaat.

Een cel die in thermal runaway gaat, kan voldoende warmte produceren om naastliggende cellen op te warmen. Daardoor kunnen ook deze cellen falen. Zo kan een kettingreactie doorheen het batterijpakket ontstaan.

Waardoor kan thermal runaway ontstaan?

Onderzoek naar lithium-ion batterijveiligheid onderscheidt verschillende belangrijke oorzaken. Deze kunnen grofweg worden onderverdeeld in mechanische, thermische en elektrische belasting, naast interne productie- of verouderingsdefecten.

1. Beschadiging van de batterij

Een batterij kan beschadigd raken door bijvoorbeeld:

• vallen;
• stoten;
• pletten;
• doorboren;
• een ongeval met een e-bike;
• beschadiging van de batterijbehuizing.

Mechanische schade kan de interne structuur van een batterijcel aantasten. Hierdoor kan interne kortsluiting ontstaan, waarna de temperatuur sterk kan oplopen.

Een batterij die hard gevallen is, mag je daarom niet automatisch als veilig beschouwen alleen omdat aan de buitenkant weinig schade zichtbaar is.

2. Oververhitting

Ook externe warmte kan problemen veroorzaken.

Lithium-ion batterijen zijn gevoelig voor extreme temperaturen. Wanneer een cel voldoende wordt opgewarmd, kunnen chemische reacties ontstaan die uiteindelijk tot thermal runaway leiden.

Laat batterijen daarom niet langdurig achter:

• in volle zon;
• naast een warmtebron;
• in een extreem warme ruimte;
• onder materialen die tijdens het opladen warmte vasthouden.

Een laptop, smartphone of batterij onder een deken opladen is bijvoorbeeld geen goed idee omdat de warmte minder gemakkelijk kan worden afgevoerd.

3. Verkeerd opladen

Elektrische belasting is eveneens een mogelijke oorzaak van thermal runaway.

Onderzoek noemt onder andere overladen, te hoge laadspanning en te hoge laadstroom als mogelijke oorzaken.

Daarom is het belangrijk om een lader te gebruiken die geschikt en goedgekeurd is voor de specifieke batterij of het toestel. 

Gebruik daarom bij voorkeur de originele lader of een door de fabrikant goedgekeurde vervanger.

4. Productiefouten of interne defecten

Een batterij hoeft niet verkeerd gebruikt te worden om defect te kunnen raken.

Ook interne fabricagefouten en defecten die tijdens langdurig gebruik ontstaan, zijn bekende mogelijke oorzaken van thermal runaway.

Moderne batterijpakketten bevatten daarom doorgaans beveiligingsmechanismen en bij complexere toepassingen een Battery Management System (BMS), dat parameters zoals spanning en temperatuur bewaakt.

Dat verkleint het risico, maar maakt een lithium-ion batterij niet volledig risicovrij.

5. Veroudering en slijtage

Batterijen zijn slijtageproducten. Door laadcycli, gebruik, temperatuurbelasting en ouderdom veranderen hun eigenschappen.

Een verslechterende batterij kan signalen geven dat er iets mis is. Officiële veiligheidsrichtlijnen voor e-bikebatterijen noemen onder andere abnormale warmte, zwelling, lekkage, vreemde geluiden, een ongebruikelijke geur en veranderend laadgedrag als waarschuwingssignalen.

Een verdachte batterij moet je niet blijven gebruiken "tot ze helemaal kapot is".

Hoe herken je een mogelijk gevaarlijke batterij?

Let vooral op veranderingen in de batterij.

Waarschuwingssignalen zijn onder andere:

• de batterij wordt uitzonderlijk heet;
• de behuizing zwelt op;
• er ontstaan vervormingen of uitstulpingen;
• de batterij lekt;
• je hoort sissende of krakende geluiden;
• er ontstaat een sterke of vreemde geur;
• de batterij laadt niet meer normaal;
• opladen duurt plots veel langer;
• er komt rook uit de batterij.

Deze signalen worden ook genoemd in officiële veiligheidsadviezen voor lithium-ion batterijen.

Bij rookontwikkeling is de situatie al ernstig. Verlaat de omgeving, waarschuw anderen en contacteer de hulpdiensten.

Waarom is een lithium-ion batterijbrand bijzonder?

Een batterijbrand verschilt op enkele belangrijke punten van veel conventionele branden.

Ten eerste bevindt de energiebron zich in de batterij zelf. Alleen de elektrische voeding uitschakelen neemt dus niet noodzakelijk de energie uit de batterij weg.

Daarnaast kunnen bij thermal runaway brandbare en potentieel giftige gassen ontstaan. Wanneer meerdere cellen betrokken raken, kan het proces zich bovendien door het batterijpakket voortplanten.

Daarom kan een incident zich zeer snel ontwikkelen.

Ook herontsteking moet bij lithium-ion batterijbranden als risico worden meegenomen.

Welke batterijen verdienen extra aandacht?

In principe kan iedere lithium-ion batterij defect raken. Het praktische risico verschilt echter sterk per toepassing, capaciteit, kwaliteit, gebruik en toestand.

In woningen en bedrijven verdienen vooral grotere batterijpacks aandacht, zoals die van:

• elektrische fietsen;
• e-scooters;
• elektrisch gereedschap;
• tuinbouw- en tuinmachines;
• professionele apparatuur;
• thuisbatterijen en energieopslagsystemen.

Een e-bikebatterij bevat bijvoorbeeld aanzienlijk meer opgeslagen energie dan een kleine batterij in een draadloze hoofdtelefoon.

Dat betekent niet dat iedere e-bikebatterij gevaarlijk is. Officiële Britse consumentenrichtlijnen benadrukken expliciet dat de meeste e-bikes veilig zijn, maar dat het risico groter wordt bij onder andere beschadigde, nagemaakte, slecht aangepaste of verkeerd geladen batterijen.

Hoe kun je het risico op een batterijbrand verkleinen?

Volledig uitsluiten kun je een technisch defect nooit. Je kunt het risico wel aanzienlijk beperken door zorgvuldig met lithium-ion batterijen om te gaan.

Gebruik de juiste lader

Gebruik de originele lader of een geschikte vervanging van een betrouwbare leverancier. Een verkeerde of incompatibele lader kan de batterij buiten haar veilige parameters belasten.

Controleer je batterijen

Kijk regelmatig naar de fysieke toestand van de batterij.

Gebruik een gezwollen, lekkende, beschadigde of extreem warme batterij niet verder.

Laad op een geschikte plaats

Laad grotere batterijen bij voorkeur op een stabiele, harde ondergrond en weg van gemakkelijk brandbare materialen. Houd vluchtwegen vrij en vermijd laden op plaatsen waar een incident je uitgang kan blokkeren. Bij Brandveilig Online vind je speciaal ontworpen oplaad/opslag systemen die bij brand de schade kunnen beperken.

Vermijd extreme temperaturen

Bewaar batterijen niet langdurig in direct zonlicht of vlak bij een warmtebron. Dek een batterij of toestel tijdens het laden niet af.

Wees voorzichtig met beschadigde batterijen

Is een e-bikebatterij hard gevallen of betrokken geweest bij een ongeval? Laat ze beoordelen en laad ze niet zomaar opnieuw op.

Interne schade is niet altijd zichtbaar aan de buitenzijde.

Batterijen veilig opslaan

Naast veilig opladen is ook de opslagplaats belangrijk.

Bewaar grotere lithium-ion batterijen bij voorkeur op een daarvoor geschikte plaats, weg van warmtebronnen en gemakkelijk brandbare materialen. Zoals een oplaadkast of opslag box.

Voor professionele omgevingen waar grotere aantallen batterijen worden opgeslagen of opgeladen, zijn aanvullende organisatorische en technische maatregelen relevant. Denk aan aangewezen laadlocaties, branddetectie, risicobeoordeling en geschikte brandwerende opslagoplossingen. Brandveiligheidsdiensten adviseren voor professionele opslag expliciet om procedures en veilige opslagvoorzieningen te overwegen. Ook deze vind je terug bij Brandveilig Online.

Voor thuisgebruik bestaan eveneens specifieke opslagoplossingen voor lithium-ion batterijen. Zoals de Battery Bag of Battery Box.

Wat doe je met een beschadigde batterij?

Een beschadigde of gezwollen lithium-ion batterij hoort niet bij het gewone huishoudelijke afval.

Stop het gebruik en laad de batterij niet verder op. Zorg ervoor dat ze op een veilige manier wordt afgevoerd via een geschikt inzamel- of recyclagekanaal.

Probeer een beschadigde batterij ook niet zelf open te maken of te herstellen.

Veelgestelde vragen

Kan een e-bikebatterij spontaan in brand vliegen?

Een batterijbrand heeft een technische oorzaak, bijvoorbeeld interne kortsluiting, beschadiging, oververhitting, elektrische overbelasting of een intern defect. Een defect kan echter intern aanwezig zijn zonder dat dit vooraf duidelijk zichtbaar is.

Kan een batterij in brand vliegen wanneer ze niet wordt opgeladen?

Ja. Thermal runaway is niet uitsluitend gekoppeld aan het laadproces. Ook mechanische schade, externe verhitting en interne defecten kunnen een oorzaak zijn.

Is iedere warme batterij gevaarlijk?

Nee. Tijdens normaal gebruik en opladen kan een batterij warm worden. Uitzonderlijk sterke of onverwachte warmteontwikkeling is wel een waarschuwingssignaal.

Mag ik mijn e-bike 's nachts opladen?

Brandveiligheidsdiensten adviseren om grotere lithium-ion batterijen niet onbeheerd of tijdens het slapen op te laden. Opladen wanneer je wakker en aanwezig bent, maakt het mogelijk sneller te reageren wanneer er iets misgaat.

Wat is thermal runaway?

Thermal runaway is een zichzelf versterkend proces waarbij een batterijcel sneller warmte produceert dan deze kan afvoeren. Daardoor stijgt de temperatuur verder, kunnen brandbare en potentieel giftige gassen vrijkomen en kan uiteindelijk brand of explosie ontstaan.

Conclusie: lithium-ion batterijen veilig gebruiken

Lithium-ion batterijen zijn bij normaal en correct gebruik niet automatisch onveilig. Het belangrijkste brandrisico ontstaat wanneer een batterijcel beschadigd raakt, oververhit, elektrisch wordt overbelast of intern defect raakt.

In het slechtste geval kan hierdoor thermal runaway ontstaan: een zichzelf versterkende temperatuurstijging waarbij gassen vrijkomen en uiteindelijk brand kan ontstaan. In een batterijpakket kan dit proces vervolgens overslaan naar naastliggende cellen.

De belangrijkste voorzorgsmaatregelen zijn daarom eenvoudig: gebruik kwalitatieve batterijen en geschikte laders, controleer batterijen op beschadiging, laad ze op een geschikte plaats en neem afwijkingen zoals zwelling, overmatige warmte of vreemde geuren serieus.

Bij Brandveilig Online vind je oplossingen voor het veiliger bewaren en opslaan van lithium-ion batterijen, zoals batterijboxen, batterijtassen en andere oplossingen voor batterijveiligheid.