Thermal runaway: wat is het en hoe voorkom je het?
Thermal runaway is één van de meest besproken veiligheidsrisico's bij lithium-ion batterijen. De term klinkt technisch, maar het principe is eenvoudig te begrijpen. En belangrijker: met de juiste kennis is het risico goed te beheersen.
Wat is thermal runaway?
Thermal runaway is een kettingreactie waarbij een batterijcel oververhit raakt en die hitte vervolgens aangrenzende cellen verwarmt. Die cellen raken ook oververhit, waardoor de temperatuur exponentieel stijgt. In het ergste geval leidt dat tot brand of explosie.
De reactie begint wanneer een cel zijn maximale werktemperatuur overschrijdt. Dat kan gebeuren door een interne kortsluiting, mechanische schade, overbelasting of externe hittebronnen. Zodra de temperatuur een bepaalde drempel overschrijdt, beginnen de chemische reacties in de cel zich te versnellen en warmte te produceren. Die warmte versnelt de reacties verder, wat nog meer warmte produceert. Zonder ingrijpen stopt dat proces niet vanzelf.
Hoe groot is het risico bij thuisbatterijen?
Het risico op thermal runaway bij moderne thuisbatterijen is klein, maar niet nul. De kans hangt sterk af van de celchemie, de kwaliteit van het battery management system en hoe het systeem wordt gebruikt en opgeslagen.
LFP cellen hebben een significant lager risico dan NMC cellen. De kristalstructuur van LFP blijft stabiel bij hoge temperaturen, waardoor er geen zuurstof vrijkomt dat de reactie kan versnellen. De drempeltemperatuur waarbij LFP in thermal runaway kan gaan ligt rond de 270 graden Celsius. Bij NMC is dat al rond de 150 tot 200 graden Celsius. Meer over de eigenschappen van LFP lees je in het artikel over Lithium Iron Phosphate.
Hoe voorkomen fabrikanten thermal runaway?
Moderne thuisbatterijen hebben meerdere lagen bescherming die dit proces moeten voorkomen of beperken.
Het battery management system bewaakt continu de temperatuur, spanning en laadtoestand van elke cel. Bij afwijkingen grijpt het systeem automatisch in. Meer over hoe een BMS werkt lees je in het artikel over BMS.
Daarnaast hebben kwalitatieve systemen fysieke barrières tussen de cellen die verspreiding van warmte vertragen. De Anker SOLIX Solarbank Max AC heeft keramisch gecoate separatoren die interne kortsluiting voorkomen, aerogel isolatiepads die warmteoverdracht tussen cellen blokkeren en een anti-thermal runaway architectuur die brandverspreiding tussen batterijmodules stopt. De Jackery SolarVault 3 Pro Max AC heeft een ingebouwd aerosol brandblussysteem dat bij de eerste tekenen van verbranding automatisch activeert.
Meer over de algemene brandveiligheid van thuisbatterijen lees je in het artikel over brandveiligheid.
Wat kun jij doen om het risico te beperken?
De keuze voor een kwalitatief systeem met LFP cellen en een goed BMS is de belangrijkste stap. Daarnaast zijn er een aantal praktische maatregelen die het risico verder beperken.
Gebruik alleen originele kabels en accessoires. Laad de batterij niet op in een ruimte met extreme temperaturen. Stel de batterij niet bloot aan mechanische schade of vocht. Controleer regelmatig op zichtbare beschadigingen. En plaats de batterij nooit in de loop van een vluchtroute, zodat de weg naar buiten vrij blijft bij een calamiteit.
Meer over de werktemperatuur en plaatsingsadvies lees je in het artikel over werktemperatuur.