Hoe lithium-ion batterijen brandveilig ­verwerken?

Nochtans bestaat er voor alle batterijen een apart circuit voor de veilige inzameling en verwerking. In dit artikel onderzoeken wat nu precies voor het ­brandgevaar zorgt en welke maatregelen kunnen helpen ter preventie.

De elektrificatie van de maatschappij maakt dat lithium-ion batterijen gemeengoed geworden zijn. We vinden ze in allerlei vormen en formaten in auto’s, fietsen, smartphones, elektrische tanden­borstels, keukenapparatuur, tuin­gereedschappen, speel­goed … In consumenten­elektronica blijkt de oplaad­bare lithium-ion batterij een bijzonder populaire variant dankzij zijn hoge energie­dichtheid en herlaad­baarheid. Bovendien gaat hij een pak langer mee dan de klassieke alkaline batterijen. Hun aandeel in de markt van batterijen nam de voorbije jaren een vlucht, niet zozeer in aantal, maar wel in volume. Ongeveer 75% van lithium-ion batterijen zijn ingebouwd in AEEA (in tegenstelling tot 6% alkaline batterijen). Meestal gaat het om de grote, zwaardere ­lithium-ion batterijen die net voor een groter risico op brandgevaar zorgen.

Volgens het EuRIC rapport ‘Characterisation of fires caused by batteries in WEEE’ vonden er bij 53% van de ondervraagde bedrijven (uit de AEEA-terugnameketting) in 2018 afvalbranden plaats. In totaal ging het om 109 respondenten. 53 van de 58 bedrijven gaven ook de oorzaak aan. Bijna iedereen wees naar batterijen als mogelijke oor­zaak. Driekwart geeft aan dat de frequentie van branden over de afgelopen jaren is gestegen. De meest gevoelige zones voor afvalbranden in de AEEA keten bleken de opslag en de shredder. Niet onlogisch aangezien net deze processen kunnen zorgen voor een beschadiging van de batterijen en dus meer brand­incidenten. Dit gevaar gaat overigens verder dan enkel bedrijven actief in de verwerking van AEEA. Brand­­gevaar is ook reëel bij huis­houdelijk af­val. De e-sigaret of de elektronische tanden­borstel worden daar geregeld in terug­­gevonden. Daar zou meer dan een kwart van de afval­branden te wijten zijn aan batterijen. Heel uit­zonderlijk valt het ook voor bij de inzameling en ver­werking van oud papier en karton. 

Maar wat zorgt er nu voor dat deze batterijen voor brandgevaar zorgen? Een eerste mogelijke oorzaak is zelf­ontlading ten gevolge van een kort­sluiting. Dit gebeurt bij­voorbeeld wanneer de polen elkaar raken. Beschadiging kan boven­dien zorgen voor ontblote polen en dus nog meer en sneller kans op kortsluiting. Dat net lithium-ion batterijen hier gevoeliger aan zijn heeft te maken met de complexe samen­stelling van de cellen en de hogere energie­densiteit. Een tweede mogelijke oorzaak is het ontstaan van lekstromen door beschadiging. Een derde heeft te maken met het gebruik van niet-gecertificeerde batterijen. Daar zal het ontladings­risico sowieso hoger liggen.

Wat kunnen we er als sector aan doen om het gevaar in te perken? Voor de niet-reguliere ketens is het niet evident, omdat ze in een bijzonder laag volume aanwezig zijn. Daar zullen inzetten op sensibilisering en maatregelen om de batterij-inzameling te verhogen de voorkeur genieten. Gezien de nog groeiende populariteit van lithium-ion batterijen zal dit in de toekomst alleen maar belangrijker worden. 

Wanneer batterijen wel in het juiste circuit terecht­komen, kan optimaliseren van inzamelkanalen en aanpassen van inzamelcontainers helpen het gevaar terug te dringen. Bebat werkt momenteel aan een track-and-trace systeem om na te gaan welke batterijen in welk inzamelkanaal landen en welke beschadigd en beveiligd zijn. Zo mogen scholen bijvoorbeeld geen lithium-ion batterijen meer inzamelen. Grotere inzamel­containers kunnen bij­voorbeeld voorzien worden van een systeem om de temperatuur te monitoren. Een verhoging kan dan leiden tot de inwerk­intreding van een automatisch blus­systeem. Verder kunnen kunst­stof inzamel­containers de metalen varianten vervangen of kan de inwerp­opening aangepast worden om risico­batterijen te vermijden.