Veiligheid van batterijen: Wat is off-gassing en waarom komt het voor?

Batterijen zijn een integraal onderdeel van ons dagelijks leven geworden en voorzien alles van energie, van smartphones tot elektrische voertuigen. Maar heb je ooit nagedacht over de potentiële risico's van de batterijen die het naadloos functioneren van deze apparaten mogelijk maken? Hoewel de vooruitgang in batterijtechnologie een revolutie teweeg heeft gebracht in onze manier van leven, is het cruciaal om de potentiële gevaren van deze energiebronnen te onderzoeken.

Lithium-ion batterijen zijn brandbaar en gevaarlijk, met de mogelijkheid van een gevaarlijke en explosieve thermische runaway - wat niet alleen verwoestende gevolgen kan hebben voor het milieu en eigendommen, maar ook mensenlevens in gevaar kan brengen. Daarom is het belangrijk om de eerste tekenen van een mogelijke ramp - off-gassing - te begrijpen.

Begrijpen wat afgassen zijn: De stille uitstoot

Afgassen verwijst naar het vrijkomen van gassen uit lithium-ion batterijen, vaak als gevolg van misbruik of verkeerd gebruik. Wanneer een batterij wordt blootgesteld aan omstandigheden zoals overladen, overontladen of fysieke schade, kan dit leiden tot de afbraak van interne componenten, waardoor gassen vrijkomen. Deze gassen bestaan meestal uit kooldioxide, koolmonoxide en andere vluchtige organische stoffen - die giftig kunnen zijn voor iedereen die ermee in contact komt.

De dynamiek van afgassen verklaren:

De dynamiek van uitgassen verschilt afhankelijk van de batterijopstelling. In afgesloten ruimtes, zoals rekken of kleine behuizingen, kan de uitgassing zich ophopen in de afgesloten ruimte, waardoor het risico van drukopbouw en ontsteking toeneemt. In open opstellingen, zoals installaties in de open lucht, kan uitgassing gemakkelijker verdwijnen, maar vormt het nog steeds een risico in slecht geventileerde ruimtes.

Hoe ontgassing ontstaat en de tijdlijn:

Hoewel het niet altijd een gegarandeerde voorloper is van thermische runaway in lithium-ion accu's, treedt off-gassing meestal vroeg in het falen van de accu op. Thermische runaway treedt op wanneer een batterij een ongecontroleerde opwarming ondergaat, wat leidt tot een snelle stijging van de temperatuur en druk in de cel. Deze escalatie kan er uiteindelijk toe leiden dat de batterij in brand vliegt of explodeert, wat aanzienlijke veiligheidsrisico's met zich meebrengt.

De tijdlijn voor off-gassing kan variëren, afhankelijk van de ernst van het misbruik en het type batterij. In sommige gevallen treedt off-gassing geleidelijk op naarmate de batterij meermaals wordt belast, terwijl het in andere gevallen plotseling kan optreden als gevolg van één enkele gebeurtenis, zoals overladen.

Factoren waarbij ontgassing kan optreden:

• Fysieke schade: Elke beschadiging van de batterij, zoals perforaties of kneuzingen, kan de interne componenten aantasten, wat kan leiden tot uitgassing.
• Overmatig opladen: Overmatig opladen kan de ontbinding van elektrolyten in de batterij veroorzaken, wat leidt tot gasvorming.
• Oververhitting: Net als off-gassing kan overmatige hitte leiden tot thermische runaway door de interne chemie van de batterij te destabiliseren.
• Te ver ontladen: Het ontladen van een batterij boven de aanbevolen limiet kan ook leiden tot het vrijkomen van gassen.
• Interne kortsluitingen: Elke storing die kortsluiting veroorzaakt in de batterij kan leiden tot een thermische runaway.
• Productiefouten: Foutieve fabricageprocessen kunnen zwakke plekken introduceren in de structuur van de batterij, waardoor deze gevoeliger wordt voor thermische runaway.

Wat zijn de gevaren van de opbouw van off-gassen?

Ophoping van gas kan ertoe leiden dat de accubak verandert in een drukvat dat wacht op een vonk om te ontbranden. Om dit risico te beperken, is het van cruciaal belang om een bewaakt ventilatiesysteem te hebben. Daarnaast is naleving van de FM-normen essentieel, aangezien BESS een LFL van minder dan 25% moeten aanhouden of een container moeten hebben die open kan om gas te ontluchten, zodat de veiligheid in het geval van gasontwikkeling gegarandeerd is.

Waarom vroegtijdige detectie van off-gassing cruciaal is:

Vroege detectie speelt een cruciale rol bij het voorkomen van rampzalige batterijincidenten. Door tekenen van off-gassing in een vroeg stadium te identificeren, kunnen operators ingrijpen voordat de situatie escaleert in een thermische runaway. Dit is waarom vroegtijdige detectie cruciaal is:

1. Preventief onderhoud: Vroegtijdige detectie maakt tijdig onderhoud en corrigerende maatregelen mogelijk om problemen met batterijen aan te pakken voordat ze verergeren. Routinematige bewaking van uitgassen kan helpen bij het identificeren van onderliggende problemen in batterijsystemen, zoals overladen of interne schade, waardoor proactief onderhoud mogelijk is om risico's te beperken.
2. Risicobeperking: Ontgassing dient als een vroeg waarschuwingssignaal voor potentiële batterijstoringen. Door afgasniveaus te controleren, kunnen operators risicobeperkende maatregelen nemen, zoals het aanpassen van laadparameters of het isoleren van slecht functionerende batterijen, om thermische runaway en de bijbehorende gevaren te voorkomen.
3. Verbeterde veiligheid: Tijdige detectie van gasuitstoot verhoogt de veiligheid voor zowel personeel als eigendommen. Het biedt de mogelijkheid om getroffen gebieden te evacueren, noodprotocollen te implementeren en de impact van batterij-gerelateerde incidenten op de omgeving te minimaliseren. Bovendien vermindert vroegtijdig ingrijpen de kans op letsel en schade aan eigendommen als gevolg van een thermische runaway.
4. Kostenbesparingen: Het vroegtijdig detecteren van off-gassing kan dure reparaties of vervangingen van beschadigde batterijen en apparatuur helpen voorkomen. Door problemen proactief aan te pakken, kunnen operators de levensduur van accu's verlengen, de prestaties optimaliseren en ongeplande stilstand voorkomen, wat na verloop van tijd aanzienlijke kostenbesparingen oplevert.
5. Naleving van regelgeving: Veel regelgevende normen en richtlijnen verplichten het monitoren van off-gassing als onderdeel van de veiligheidsprotocollen voor batterijen. Vroegtijdige detectie zorgt voor naleving van de wettelijke vereisten en laat zien dat men zich inzet voor een veilige werking van batterijen in overeenstemming met de industrienormen.

De integratie van robuuste gasdetectiesystemen en -technologieën voor vroegtijdige detectie van uitgassen is essentieel voor proactief risicobeheer en het behoud van de integriteit van batterijsystemen. Door prioriteit te geven aan vroegtijdige detectie kunnen belanghebbenden zich beschermen tegen potentiële gevaren, verstoringen minimaliseren en een veilig en duurzaam gebruik van batterijtechnologie in verschillende toepassingen bevorderen.

Klik hier om met ons te praten over de beveiliging van uw bedrijf

Download voor meer informatie over batterijveiligheid ons eBook 'The Battery Boom: The Explosive Rise of Thermal Runaway and how you can prevent it'.

Ontvang uw GRATIS exemplaar van het eBook 'The Battery Boom