Overstromingen veroorzaken brandgevaar in EV-batterijen door zout water

In de nasleep van een orkaan racen reddingswerkers tegen de klok om puin te ruimen en levens te redden. Maar te midden van de chaos is er een nieuw gevaar ontstaan: elektrische voertuigen (EV's) die in vlammen opgaan. Deze incidenten zijn geen willekeurige ongelukken, maar het gevolg van een verborgen bedreiging: zoutwaterindringing in lithium-ionbatterijen. Wat veroorzaakt zulke gevaarlijke reacties en hoe kunnen toekomstige rampen worden voorkomen?

Onlangs verwoestte orkaan Ian Florida en het zuidoosten van de Verenigde Staten, met wijdverspreide vernietiging en overstromingen tot gevolg. Tijdens de bergingswerkzaamheden kwamen hulpverleners meerdere EV-branden tegen in voertuigen die werden aangedreven door lithium-ionbatterijen. Onderzoeken wezen uit dat blootstelling aan zout water de belangrijkste oorzaak was. Veel voertuigen waren ondergedompeld in overstromingswater en blootstelling aan zout water vermindert de prestaties van lithium-ionbatterijen drastisch, waardoor chemische reacties worden getriggerd die extreme brandrisico's met zich meebrengen. Uit registratiegegevens van voertuigen blijkt dat alleen al in Lee County, Florida, meer dan 7.000 EV's getroffen kunnen zijn - een schokkend aantal dat de ernst van deze opkomende bedreiging onderstreept.

Lithium-ionbatterijen bestaan uit een kathode, anode, elektrolyt en scheider. De elektrolyt vergemakkelijkt de beweging van lithium-ionen tussen elektroden, terwijl de scheider direct contact tussen de kathode en anode voorkomt om kortsluiting te voorkomen. Zout water, met name zeewater, is zeer geleidend en corrosief. Wanneer het een lithium-ionbatterij binnendringt, start het een kettingreactie die tot catastrofaal falen kan leiden.

• Elektrolyt ontleding: Chloride-ionen in zout water reageren met de elektrolyt, waardoor deze afbreekt en gassen en warmte vrijkomen. Gasophoping verhoogt de interne druk, wat mogelijk leidt tot het opzwellen of exploderen van de batterij. Ondertussen versnelt warmte chemische reacties, waardoor een gevaarlijke terugkoppellus ontstaat.
• Elektrodecorrosie: Chloride-ionen corroderen kathode- en anodematerialen, waardoor de structurele integriteit van de batterij in gevaar komt. Corrosie vermindert de capaciteit, verhoogt de interne weerstand en verhoogt de instabiliteit.
• Scheiderfalen: Zout water vermindert de isolerende eigenschappen van de scheider. Als de scheider faalt, kunnen elektroden direct contact met elkaar maken, wat kortsluiting en intense warmteontwikkeling veroorzaakt.
• Kortsluitingsrisico: De geleidbaarheid van zout water kan onbedoelde stroompaden tussen elektroden creëren, waardoor energie snel vrijkomt en branden ontstaan.

Gezien de extreme risico's die worden veroorzaakt door beschadigde lithium-ionbatterijen, moeten schepen, havens en expediteurs extra voorzichtig zijn om te voorkomen dat beschadigde EV's op commerciële schepen worden geladen. De U.S. Coast Guard's Veiligheidswaarschuwing 01-22 benadrukt dat overstroomde of aan zout water blootgestelde EV's moeten worden behandeld als potentiële brandgevaren en met extreme voorzichtigheid moeten worden behandeld.

Om de risico's te beperken, dringt de Coast Guard er bij belanghebbenden op aan de volgende maatregelen te nemen:

1. Bekijk de voorschriften voor het vervoer van voertuigen: Onderzoek grondig de vereisten onder de Voorschriften voor gevaarlijke stoffen (49 CFR) en de International Maritime Dangerous Goods (IMDG) Code . Alle lithiumbatterijen worden geclassificeerd als gevaarlijke stoffen, gereguleerd door de Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA). Naleving van de Verzendergids voor lithiumbatterijen is verplicht.
2. Beoordeel aanvullende vereisten voor beschadigde batterijen: Raadpleeg PHMSA's Veiligheidsadvies over het vervoer van beschadigde of defecte lithiumbatterijen. De IMDG Code Speciale bepaling 376 schrijft goedkeuring van PHMSA of de Coast Guard voor voordat beschadigde batterijen worden verzonden.
3. Blijf waakzaam: Zorg ervoor dat beschadigde EV's niet op schepen worden geladen, in havenfaciliteiten worden opgeslagen of in containers worden verzegeld. Al het personeel moet zich houden aan strikte veiligheidsprotocollen.

Hoewel verbeterde behandeling en regelgeving essentieel zijn, liggen de oplossingen op lange termijn in het bevorderen van batterijtechnologie. Veelbelovende ontwikkelingen zijn onder meer:

• Solid-state batterijen: Het vervangen van vloeibare elektrolyten door vaste alternatieven zou de brandrisico's aanzienlijk kunnen verminderen.
• Geavanceerde elektrolyten: Niet-ontvlambare, hittebestendige elektrolyten kunnen de batterijstabiliteit verbeteren.
• Verbeterde batterijbeheersystemen (BMS): Slimmere bewakingsalgoritmen zouden afwijkingen eerder kunnen detecteren.
• Structurele verbeteringen: Versterkte ontwerpen kunnen beter bestand zijn tegen omgevingsstress.

Naarmate de acceptatie van EV's groeit, zal het aanpakken van deze veiligheidsuitdagingen samenwerking vereisen tussen industrieën, toezichthouders en fabrikanten. Alleen door proactieve maatregelen kan de belofte van duurzaam transport worden gerealiseerd zonder de openbare veiligheid in gevaar te brengen.