Lithium-ionbatterijen zijn een vrijwel alomtegenwoordige technologie met een groot nadeel: ze kunnen vlam vatten.
Video van bemanning en passagiers op een JetBlue-vlucht die fanatiek water over hun rugzakken gieten, is het nieuwste voorbeeld van de toenemende bezorgdheid over batterijen, die nu in bijna elk apparaat zitten dat draagbare stroom nodig heeft. De afgelopen tien jaar is er steeds meer aandacht geweest voor branden met lithium-ionbatterijen veroorzaakt door elektrische fietsen, elektrische auto's en laptops op passagiersvluchten.
De groeiende publieke bezorgdheid inspireert onderzoekers over de hele wereld om te werken aan het verbeteren van de veiligheid en levensduur van lithiumionbatterijen.
De batterij-innovatie is de laatste jaren enorm toegenomen, waarbij onderzoekers vaste-stofbatterijen hebben ontwikkeld door de ontvlambare vloeibare elektrolyten in standaard lithium-ionbatterijen te vervangen door stabielere vaste elektrolytmaterialen zoals niet-ontvlambare gels, anorganisch glas en vaste polymeren.
Onderzoek dat vorige week in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd, suggereert een nieuw veiligheidsmechanisme om de vorming van lithium-"dendrieten" te voorkomen. Deze ontstaan ​​wanneer lithium-ionbatterijen oververhit raken door overladen of wanneer de dendritische structuur beschadigd raakt. Dendrieten kunnen kortsluiting in batterijen veroorzaken en explosieve branden veroorzaken.
"Elk onderzoek geeft ons meer vertrouwen dat we de veiligheids- en actieradiusproblemen van elektrische voertuigen kunnen oplossen", aldus Chongsheng Wang, hoogleraar chemische en biomoleculaire technologie aan de Universiteit van Maryland en hoofdauteur van het onderzoek.
De ontwikkeling van Wang is een belangrijke stap in de richting van het verbeteren van de veiligheid van lithiumionbatterijen, aldus Yuzhang Li, universitair docent chemische technologie aan de UCLA die niet bij het onderzoek betrokken was.
Lee werkt aan zijn eigen innovatie en creëert een lithiummetaalbatterij van de volgende generatie die 10 keer meer energie kan opslaan dan de grafietelektrodecomponenten in traditionele lithiumionbatterijen.
Als het gaat om de veiligheid van elektrische voertuigen, zei Lee dat lithium-ionbatterijen niet zo gevaarlijk of gebruikelijk zijn als het publiek denkt en dat kennis van de veiligheidsprotocollen voor lithium-ionbatterijen van cruciaal belang is.
"Zowel elektrische als conventionele voertuigen brengen inherente risico's met zich mee", zei hij. "Maar ik denk dat elektrische auto's veiliger zijn omdat je niet op liters brandbare vloeistof rijdt."
Lee voegde toe dat het belangrijk is preventieve maatregelen te nemen tegen overladen en na een ongeluk met een elektrisch voertuig.
Onderzoekers van de non-profitorganisatie Fire Research Foundation die branden met lithium-ionbatterijen onderzoeken, ontdekten dat branden in elektrische voertuigen qua intensiteit vergelijkbaar zijn met branden in traditionele benzinevoertuigen. Branden in elektrische voertuigen duren echter langer, vereisen meer water om te blussen en vatten vaker weer vlam. Enkele uren nadat de vlam is gedoofd, is nodig vanwege de resterende energie in de batterij.
Victoria Hutchison, senior manager van het onderzoeksprogramma van de stichting, zei dat elektrische voertuigen een uniek risico vormen voor brandweerlieden, hulpverleners en bestuurders vanwege hun lithium-ionbatterijen. Maar dat betekent niet per se dat mensen er bang voor moeten zijn, voegde ze eraan toe.
"We proberen nog steeds te begrijpen wat branden in elektrische voertuigen zijn en hoe we die het beste kunnen bestrijden", aldus Hutcheson. "Het is een leerproces. We hebben al heel lang auto's met een verbrandingsmotor, het is een beetje een onbekende kwestie, maar we moeten gewoon leren hoe we dit soort gebeurtenissen op de juiste manier moeten aanpakken."
Zorgen over branden in elektrische voertuigen zouden ook de verzekeringspremies kunnen opdrijven, aldus Martti Simojoki, expert in schadepreventie bij de International Union of Marine Insurance. Hij zei dat het verzekeren van elektrische voertuigen als vracht momenteel een van de minst aantrekkelijke branches is voor verzekeraars, wat de verzekeringskosten zou kunnen verhogen voor degenen die elektrische voertuigen willen vervoeren vanwege het vermeende brandrisico.
Maar uit een onderzoek van de International Union of Marine Insurance, een non-profitorganisatie die verzekeringsmaatschappijen vertegenwoordigt, bleek dat elektrische voertuigen niet gevaarlijker of riskanter zijn dan conventionele auto's. Sterker nog, het is nog niet bevestigd dat een grote brand in een vrachtschip voor de Nederlandse kust deze zomer door een elektrisch voertuig is veroorzaakt, ondanks dat krantenkoppen anders suggereerden, aldus Simojoki.
"Ik denk dat mensen terughoudend zijn om risico's te nemen", zei hij. "Als het risico hoog is, zal de prijs ook hoger zijn. Uiteindelijk betaalt de eindconsument ervoor."
Correctie (7 november 2023, 9:07 uur ET): In een eerdere versie van dit artikel was de naam van de hoofdauteur van de studie verkeerd gespeld. Het is Wang Chunsheng, niet Chunsheng.