Inloggen
Laatste nieuws
veiligheid

De keerzijde van ­lithiumionbatterijen

Dit moet u weten over de risico’s van oplaadbare batterijen

1 reactie

Oplaadbare lithiumionbatterijen worden gebruikt in telefoons, laptops, elektrische auto’s, elektrisch gereedschap en waar al niet. Maar wat als ze oververhit raken, in brand vliegen of exploderen? Door het toenemend gebruik komt dat vaker voor.

In juli 2018 woedde in Nunspeet een grote brand in een bedrijf waar ­duizenden accu’s voor elektrische fietsen lagen opgeslagen. Mensen in de omgeving hadden last van ­prikkende ogen en irritatie van de slijmvliezen en lucht­wegen. Omdat de rook gevaarlijk kon zijn, werden omwonenden opge­roepen om naar binnen te gaan en ramen en deuren dicht te houden.

Bij deze brand ging het om lithiumionbatterijen. Dit zijn oplaadbare batterijen die op steeds grotere schaal worden gebruikt in onder andere mobiele telefoons, laptops, spelcomputers, digitale camera’s, elektrisch gereedschap, elektrische fietsen en auto’s. De afgelopen ­twintig jaar zijn allerlei nieuwe types ­li-ionbatterijen ontwikkeld met steeds meer vermogen, lagere kosten, langere levensduur en een kortere oplaadtijd. Er worden niet alleen steeds meer, maar ook steeds grotere accu’s gebruikt ­(variërend van circa 5 cm voor een mobiele telefoon tot 250 cm voor een ­elektrische auto). Daarnaast ­worden er tegenwoordig ook grote ­mobiele batterijen in de vorm van ­containers geplaatst voor de levering van elektriciteit bij festivals ter vervanging van ­dieselaggregaten.

Niet te stoppen

Bij normaal gebruik zijn deze batterijen veilig. Maar bij kort­sluiting, elektrische overlading, externe opwarming, brand of mechanische vervorming kan een zogeheten thermal runaway ­ontstaan. Dit is een niet te stoppen chemische reactie met toe­nemende gas- en warmteontwikkeling. De druk in de batterij wordt zo groot dat gassen uit de batterij ontsnappen en er een groot ­risico is op brand en/of een explosie. Voorbeelden hiervan zijn onder andere het spontaan ontbranden van een mobiele ­telefoon tijdens het opladen met een defecte oplader, of een fiets- of autoaccu die in brand vliegt na een ongeval. Geregeld leidt dit tot ernstige branden die tot ­specifieke gezondheidsrisico’s voor omstanders en hulpverleners kunnen leiden. Naast kleine en middelgrote ongevallen, laat de genoemde brand in de fietsen­fabriek zien dat accubranden ook kunnen ­leiden tot grote ­incidenten, waarbij veel mensen worden blootgesteld aan rookgassen. Zo vormen ‘buurtbatterijen’ – dat zijn containers met oplaadbare lithiumionaccu’s waarin mensen met zonnepanelen overtollige zonne-energie ­tijdelijk kunnen opslaan – bij ontbranding ook een gezondheidsrisico voor grotere groepen mensen.

Het aantal accubranden stijgt al jaren

Het aantal accubranden stijgt al jaren, van 21 in 2011 naar 93 in 2017 volgens de Stichting Salvage, een onafhankelijk verbond van brandverzekeraars.1 In het verleden betrof het met name kleinere apparaten zoals telefoons of tablets, maar de laatste jaren zien we steeds vaker branden met grotere accupacks, zoals in auto’s. Recentere, meer gedetailleerde gegevens over het aantal, de grootte en de oorzaak van deze incidenten, zijn er nog niet.

Ontsnapte gassen

Welke stoffen bij een accubrand vrijkomen, hangt af van de samenstelling van de accu. We onderscheiden diverse soorten ­li-ionbatterijen, afhankelijk van het materiaal waarvan de elektrodes zijn gemaakt en de elektrolytvloeistof die wordt gebruikt.

Bij oververhitting van een li-ionbatterij verdampt de elektrolytvloeistof en ontsnapt uiteindelijk uit de batterij. De ontsnapte gassen zijn licht ontvlambaar en kunnen direct ontbranden. Soms ontbranden ze niet meteen, waardoor het risico ontstaat op een onverwachte gasexplosie later. Bij hoge temperaturen kunnen er verschillende chemische reacties plaatsvinden. Met name waterstoffluoride en lithiumhydroxide vormen een gezondheidsrisico voor omstanders.2 3

Gezondheidsrisico’s

Een extra gezondheidsrisico bij een brand met li-ionbatterijen is dat de rook, behalve algemene verbrandings- en ontledings­producten zoals koolmonoxide, ook waterstoffluoride (HF) bevat. Waterstoffluoride is een apolair zuur dat dieper in weefsels kan penetreren dan veel andere zuren en daardoor ook dieper gelegen weefsel kan aantasten. HF-bevattende rook kan lokale klachten veroorzaken zoals prikkelhoest, irritatie van de huid en slijmvliezen van ogen, neus, keel en luchtwegen met roodheid, tranenvloed, keelpijn en hoesten. In ernstigere gevallen kan retrosternale pijn, tachypneu, dyspneu, bronchospasmen, stridor, asfyxie ten gevolge van glottis- en larynxoedeem en chemische pneumonitis optreden. Rookinhalatie kan daarnaast ook resulteren in duizeligheid, hoofdpijn, misselijkheid, verwarring, bewusteloosheid en zelfs coma. Longoedeem kan zich na een latentie­periode van enkele uren tot twaalf uur ontwikkelen. Met name bij patiënten met ­astma kunnen klachten eerder optreden en langer aanhouden.

Fluoride-ionen onttrekken calcium aan cellen en kunnen na absorptie naast lokale ook systemische klachten geven als gevolg van een hypocalciëmie. Systemische effecten door HF-blootstelling bij dergelijke branden zullen niet snel optreden, maar bij hoge en langdurige blootstelling moet men hierop bedacht zijn. In de regel zullen eventuele systemische effecten ­eerder het gevolg zijn van gassen als ­koolmonoxide of waterstofcyanide.2 4-6

Zeker bij branden in ­afgesloten ruimtes kunnen toxische concentraties in de lucht bereikt worden

Lithiumhydroxide (LiOH) kan ook bij­dragen aan de klachten van patiënten. Lithiumhydroxide is een loog en de ­lokale effecten na inhalatie van lithium­hydroxide-bevattende aerosolen – denk aan (blus)water – zijn vergelijkbaar met de effecten van fluorwaterstofzuur. ­Contact van de huid met lithiumhydroxide-bevattend (blus)water kan leiden tot ­chemische brandwonden, afhankelijk van de concentratie lithiumhydroxide.

Dicht bij de brandhaard moet uiteraard rekening worden gehouden met de effecten van blootstelling aan intense hitte en vuur.

De ernst van de effecten hangt af van de duur van de blootstelling en de concentratie waterstoffluoride in de geïnhaleerde rook. Ter ondersteuning van incident­bestrijding zijn (rampen)interventie­waarden opgesteld.

Brandexperimenten tonen dat zeker bij branden in afgesloten ruimtes toxische HF- en LiOH-concentraties in de lucht bereikt kunnen worden. Bij accubranden in de open lucht zullen de ­concentraties vooral in de buurt van de brandhaard hoog zijn.2 7 8 Bij een brand is (continu) monitoren van de ­fluorwaterstof- en lithiumhydroxideconcentratie in de lucht belangrijk om een indicatie te krijgen van de potentiële ernst van de blootstelling voor eventuele omstanders.

Hulpverleners en omstanders

Omstanders en hulpverleners dienen inademing van de rook zo veel mogelijk te vermijden. Dit kan door afstand te nemen van de brandhaard, het liefst bovenwinds (met de windrichting van je af). De brandweer werkt met adembescherming. Het risico op secundaire besmettingen van hulpverleners bij de behandeling van blootgestelde patiënten wordt minimaal geacht.

Mensen die in hoge mate en/of langdurig zijn blootgesteld en mensen met respiratoire klachten moeten zo snel mogelijk uit de gecontamineerde omgeving verwijderd worden en naar een ziekenhuis worden vervoerd. Men kan de patiënt het beste laten zitten of liggen, om de zuurstofconsumptie te minimaliseren. Indien nodig kan zuurstof worden toegediend.

In het ziekenhuis dienen bloedgassen bepaald te worden en is het raadzaam een röntgenfoto van de longen te maken. Als de arteriële bloedgasanalyse en de thoraxfoto na twaalf uur nog ­normaal zijn, is het ontstaan van het acute respiratory distress syndrome (ARDS) niet meer waarschijnlijk. De verdere behandeling is met name symptomatisch en ondersteunend. Zo kun je met bronchusverwijdende medicamenten (zoals bèta-2-sympathicomimetica) bronchospasmen verminderen. Een specifieke behandeling om ernstige longschade te voorkomen bij mensen die HF hebben geïnhaleerd, is de verneveling met een 2,5%-calciumgluconaat­oplossing. Het calcium in deze oplossing bindt aan fluoride-ionen onder de vorming van onoplosbaar calciumfluoride. Dit voorkomt verdere absorptie.4-6 Bij ernstige intoxicaties kan beademing van de patiënt noodzakelijk zijn.

Nieuwe uitdagingen

Branden met li-ionaccu’s stellen zorgverleners voor nieuwe ­uitdagingen. Door de aanwezigheid van waterstoffluoride in de rookgassen zouden deze branden een verhoogd risico op ­(ernstige) longklachten kunnen geven. Bovendien zou theoretisch ook het bluswater basisch kunnen zijn, wat bij huidcontact of inhalatie van aerosolen lokale effecten op de huid of in de longen kan geven. 

auteurs

Anja Wijnands-Kleukers, onderzoeker, Nationaal ­Vergiftigingen Informatie Centrum (NVIC), UMC Utrecht

Arjen Koppen, onderzoeker, NVIC, UMC Utrecht

Dylan de Lange, internist/intensivist/toxicoloog/hoogleraar klinische toxicologie, NVIC, UMC Utrecht

Irma de Vries, internist/toxicoloog, NVIC, UMC Utrecht

contact

a.wijnands@umcutrecht.nl

cc: redactie@medischcontact.nl

Voetnoten

1. Visser J. Veel ontwikkelingen rondom bestrijden en voorkomen batterijbranden. Brand & Brandweer. 2018; 4: 12-15.

2. Yoo Jung Park, Min Kook Kim, Hyung Sik Kim, Byung Mu Lee. Risk assessment of lithium-ion battery explosion: chemical leakages (2018). Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 21: 6-8, DOI: 10.1080/10937404.2019.1601815.

3. Larsson F, Andersson P, Blomqvist P, Melander BE. Toxic fluoride gas emissions from lithium-ion battery fires. Scientific reports. August 2017. DOI:10.1038/s41598-017-09784-z.

4. Bajraktarova-Valjakova E, Korunoska-Stevkovska V, Georgieva S, Ivanovski K, Bajraktarova-Misevska C, Mijoska A, Grozdanova A. Hydrofluoric Acid: Burns and Systemic Toxicity, Protective Measures, Immediate and Hospital Medical Treatment. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 2018 25; 6(11): 2257-69. https://doi.org/10.3889/oamjms.2018.429.

5. Kono K, Watanabe T, Dote T, Usuda K, Nishiura H, Tagawa T, Tominaga M, Higuchi Y, Onnda M. Successful treatments of lung injury and skin burn due to hydrofluoric acid exposure. Int Arch Occup Environ Health. 2000: 73 (Suppl): S93-7.

6. Tsonis L, Hantsch-Bardsley C, Gamelli RL. Hydrofluoric acid inhalation injury. Journal of Burn Care & Research. 2008; 29: 852-5. DOI: 10.1097/BCR.0b013e3181848b7a.

7. Truchot B, Fouillen F, Collet S. An experimental evaluation of the toxic gas emission in case of vehicle fires. August 2018. https://hal-ineris.archives-ouvertes.fr/ineris-01863930.

8. Sturk, Hoffman L, Ahlberg Tidblad A (2015). Fire tests in E-vehicle battery cells and packs. Traffic Injury Prevention, 16:sup1, S159-64, DOI: 10.1080/15389588.2015.1015117.

download pdf
veiligheid
Op dit artikel reageren inloggen
Reacties
  • J.Helder

    HA, de knipe

    Het probleem lijkt in de high-tech constructie van lithium batterijen te zitten. Volgens de informatie die ik op het internet heb gevonden is de lithium maar een fractie van de samenstelling van een batterij. Er zit ook veel koolstof en wat katalysat...oren in. En dat lijkt een onvoorspelbare reactie te geven als het warm wordt.
    Dus koel houden is het eerste, Vroeger deden we de zink-koolstof batterijen in de ijskast om ze langer goed te houden. Daarnaast is stroomsterkte beperking een tweede: zekeringen en kortsluiting voorkomen. Dat laatste is ook een kwestie van goed opbouwen van de batterij, degelijke i.p.v. goedkope productie.

 

Cookies op Medisch Contact

Medisch Contact vraagt u om cookies te accepteren voor optimale werking van de site, kwaliteitsverbetering door geanonimiseerde analyse van het gebruik van de site en het tonen van relevante advertenties, video’s en andere multimediale inhoud. Meer informatie vindt u in onze privacy- en cookieverklaring.