Vorige maand vloog een Mercedes Benz EQE 350 elektrisch voertuig in brand in een ondergrondse garage van een Zuid-Koreaans appartementencomplex. Volgens rapporten werden 23 mensen naar het ziekenhuis gestuurd en raakten ongeveer 900 auto’s beschadigd. De brand bereikte temperaturen van meer dan 2.700 graden Fahrenheit (1.500 graden Celsius) en het kostte brandweerlieden bijna acht uur om de brand te blussen.
Het incident leidde tot een reeks snelle beleidswijzigingen in het land, waaronder de versnelling van een gepland certificeringsprogramma voor EV-batterijen en nieuwe regels in Seoul, bedoeld om te voorkomen dat eigenaren hun voertuigen in ondergrondse garages ‘overladen’. Het dwong autofabrikanten ook iets te doen wat ze normaal niet zouden doen: uitzoeken wie de batterijen in hun elektrische auto’s maakt. (Begin september zei de Zuid-Koreaanse regering dat zij autofabrikanten zou verplichten deze vaak geheime informatie openbaar te maken.)
Uit gegevens van de National Transportation Safety Board, het onafhankelijke federale onderzoeksbureau van Amerika, blijkt dat het risico op batterijbranden in elektrische voertuigen laag is. Heel laag zelfs. Uit een analyse van die gegevens door een verzekeringsmaatschappij bleek dat op elke 100.000 verkochte voertuigen ruim 1.500 benzineauto’s in brand vliegen, vergeleken met slechts 25 elektrische voertuigen.
Op een bepaald niveau is brand een gevaar bij elk type batterijtechnologie. Professionals praten over de “vuurdriehoek” – een recept van drie ingrediënten voor ontsteking. Vuur heeft zuurstof, vonk en brandstof nodig. Omdat het doel van een lithium-ion elektrisch voertuig het opslaan van energie is, is de brandstof er altijd. EV-batterijen moeten stevig worden verpakt en geïsoleerd van andere delen van de auto, maar een incident als een catastrofale crash kan snel zuurstof en warmte in de drank brengen.
Een brandwerende batterij maken
Sommige batterijfabrikanten hebben stappen ondernomen om het risico te verkleinen dat hun batterijen in brand vliegen. De eerste is het creëren van strikte productieprocessen en normen. Dit is belangrijk omdat elke vorm van falen in een batterij tot een hel kan leiden, zegt Venkat Srinivasan, die batterijen bestudeert en leiding geeft aan het Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science van het Amerikaanse Argonne National Laboratory.
Om te begrijpen waarom de productie van batterijen belangrijk is voor het brandrisico, moet u de basisbeginselen van lithium-ionbatterijen begrijpen. De anode en kathode van een batterij slaan lithium op en zijn verbonden door een elektrolyt, een vloeibare chemische stof die lithiumionen ertussen doorlaat om energie op te slaan of vrij te geven. Als bijvoorbeeld een klein metaaldeeltje door een onzuiver productieproces in dat elektrolyt terechtkomt en blijft elektrificeren terwijl de batterij op en neer oplaadt, kan dit een vonk veroorzaken, de batterijcel openen en zuurstof binnenlaten. en mogelijk het hele batterijpakket blootstellen aan vuur.
Dergelijke fouten bij de productie van batterijen kunnen voorkomen. In augustus vertelde Jaguar ongeveer 3.000 eigenaren van zijn I-Pace SUV uit 2019 om hun voertuigen buiten te parkeren vanwege het brandgevaar, dat in verband werd gebracht met drie branden. De fabrikant achter het voertuigpakket, het Zuid-Koreaanse bedrijf LG Energy Solution, is vanaf 2022 onderworpen aan een Amerikaans verkeersveiligheidsonderzoek. BMW, General Motors, Hyundai, Stellantis en Volkswagen hebben de voertuigen teruggeroepen vanwege batterijrisico’s (sommige in hybrides, en niet bij volledig elektrische voertuigen). Maar deze situaties zijn zeldzaam. Door middel van strakke productieprocessen “kun je het risico op brand nooit helemaal nul maken, maar goede bedrijven hebben het risico tot een minimum beperkt”, zegt Srinivasan.
Minder vurige chemie
Het goede nieuws is dat er al minder brandbare batterijen in auto’s rondrijden, dankzij specifieke batterijchemie die moeilijker te ontsteken zijn. Sinds de eerste Tesla in 2008 op de markt kwam, bestaat de standaardbatterij voor elektrische voertuigen voornamelijk uit nikkel en kobalt. Batterijen met deze samenstelling laden snel op en houden veel energie vast, wat geweldig is voor EV-gebruik, aangezien bestuurders van voertuigen die ze gebruiken een groter bereik hebben en sneller kunnen opladen. Ze lopen ook een grotere kans om in een ‘thermal runaway’ terecht te komen bij lagere temperaturen, tussen de 210 en 150 graden Celsius.
Thermal runaway is een aandoening waarbij lithium-ionbatterijen in een soort vuurlus terechtkomen: een beschadigde batterijcel produceert warmte en brandbare gassen, die op hun beurt meer warmte en brandbare gassen produceren, die nabijgelegen batterijcellen beginnen te verwarmen, waardoor meer warmte vrijkomt en gassen. De brand wordt dan zelfonderhoudend en moeilijk te blussen.