Termisk rusning – Förstå och förebygg

Ett av de mest allvarliga problemen som kan uppstå med litiumjonbatterier är termisk rusning. Här förklarar vi vad fenomenet är, vad som orsakar det, och hur det kan leda till farliga situationer som brand eller explosioner. Genom ökad förståelse för termisk rusning kan vi ta bättre hand om och skydda batterierna för att skapa en säkrare miljö.

 

Vad är termisk rusning?

Termisk rusning är ett farligt tillstånd som inträffar när temperaturen i ett batteri ökar snabbt och okontrollerat på grund av interna kemiska reaktioner. Värmeökningen sätter igång en kedjereaktion som i sin tur genererar ännu mer värme, vilket kan leda till att batteriet börjar brinna eller till och med explodera.

Ett exempel på detta är när litiumjoner rör sig mellan den positiva och negativa elektroden inuti batteriet. Normalt hålls dessa elektroder åtskilda av en tunn separator, men om denna separator skadas kan elektroderna komma i direkt kontakt, vilket skapar en kortslutning. Detta orsakar omedelbar värmeutveckling som startar den farliga spiralen av termisk rusning.

 

Orsaker till termisk rusning

Det finns flera orsaker till att termisk rusning kan inträffa:

1. Överhettning: Om batteriet utsätts för höga temperaturer, antingen från externa källor eller från överanvändning, kan separatorn i batteriet smälta, vilket leder till en kortslutning.

2. Överladdning: Laddas ett batteri för länge eller med en felaktig laddare kan det skapa en instabil situation där energin lagras på ett okontrollerat sätt, vilket ökar risken för en intern kortslutning.

3. Fysisk skada: Batterier som tappas, böjs eller utsätts för fysisk skada kan få interna defekter som sätter igång farliga reaktioner.

4. Tillverkningsfel: Om det är något fel på batteriets konstruktion, som till exempel orenheter eller defekta separationslager, ökar sannolikheten för att termisk rusning ska inträffa.

 

Vad händer i ett batteri under termisk rusning?

När ett batteri går in i termisk rusning sker en rad kemiska reaktioner:

1. Exotermiska reaktioner: Vid höga temperaturer börjar elektrolyten och de aktiva materialen i battericellerna reagera med varandra, vilket frigör värme.

2. Gasbildning: När temperaturerna ökar börjar elektrolyten avge gaser som etan och propan. Detta ökar trycket inuti batteriet, vilket kan orsaka att det sväller eller till och med exploderar.

3. Utveckling av brännbara gaser: De gaser som bildas är ofta brandfarliga. Om batteriet skadas ytterligare och gaserna utsätts för syre eller en gnista, kan det leda till en våldsam brand eller explosion.

 

Grafiken nedan visar steg-för-steg hur denna reaktionscykel ser ut och hur snabbt temperaturökningen kan eskalera när en termisk rusning väl har börjat.

Exempel på inträffade incidenter

Det finns flera exempel där termisk rusning har orsakat stora skador. En incident inträffade i Trollhättan där en storbrand utbröt i ett flerfamiljshus. Branden misstänks ha orsakats av en elektrisk enhet, troligen ett litiumjonbatteri, som kommit i termisk rusning.

 

En annan incident skedde i ett flerfamiljshus i Malmö där brand orsakades av ett batteri från en elsparkcykel som gick i termisk rusning. Branden spred sig snabbt och tvingade räddningstjänsten att evakuera boende i närheten. I båda dessa fall var brandens snabba utveckling en direkt följd av batteriets okontrollerade uppvärmning, vilket ledde till en farlig situation.

 

Förebyggande åtgärder

Genom att vara medveten om termisk rusning och orsakerna bakom är det lättare att vidta rätt åtgärder för att minska risken för olyckor. Till exempel att använda batterier som är korrekt utformade för sitt användningsområde, övervaka deras status, undvika överladdning och säkerställa att de inte utsätts för fysisk stress eller extrema temperaturer.

 

Framtida lösningar

Termisk rusning är ett stort säkerhetsproblem, men det finns flera lösningar på horisonten. Tillverkare arbetar nu med nya typer av batterier som använder fast elektrolyt istället för flytande, vilket minskar risken för gasbildning, liksom separatorer som kan motstå högre temperaturer och är mindre benägna att skadas vid överhettning. Framtidens batterier kan komma att erbjuda bättre prestanda och ökad säkerhet, men fram tills dess är kunskap och försiktighet våra viktigaste verktyg för att hantera litiumjonbatterier på ett ansvarsfullt sätt.