Lithiumaccu: inherent onveilig!

De LiFePO4-accu kent vele voordelen in vergelijking met de lood- en AGM accu’s. Zo kunnen ze geheel ontladen worden, waardoor je de maximale capaciteit van de accu kunt gebruiken, in tegenstelling tot de 40-80 procent ontlading die mogelijk is bij lood- of AGM-accu’s. Ze zijn stukken lichter, vele malen krachtiger en geheel onderhoudsvrij. Je hoeft deze accu’s in de winter niet uit de camper te halen om ze thuis op spanning te houden en de levensduur is wel 3 tot 4 keer zo lang als die van een loodaccu. Bij de meeste LiFePO4-accu’s wordt een levensduur gegarandeerd van 10 jaar (mits niet geheel ontladen wordt).

Thermal Runaway

Thermal runaway wordt ook thermische explosie in de chemische technologie of runaway-reactie in de organische chemie genoemd . Het is een proces waarbij een exotherme reactie uit de hand loopt: de reactiesnelheid neemt toe als gevolg van een stijging van de temperatuur, waardoor een verdere temperatuurstijging en dus een verdere snelle toename van de reactiesnelheid optreedt.

Door de aard van de elektrochemie van Lithium accu’s kent het in potentie het gevaar van de thermal runaway. Als het te heet wordt kan het gaan branden en die brand is moeilijk te beteugelen. In de luchtvaart zijn er niet voor niets zeer strenge regels voor het vervoer van Lithium Ion batterijen.En ja het komt ook voor in de praktijk: Vlucht FEDEX in 2009 in Bagdad neergestort door brand in Lithium-batterijen. Ontploffende smartphone’s (en dat bij een zeer kleine accu van 2 Ah en 5 V) en accu’s van laptops komen ook nog steeds voor (zie het filmpje hiernaast). Kun je je voorstellen wat er gebeurt als een 100 maal zo krachtige accu’ in jouw camper het op die manier begeeft.

Om de kracht van de Lithium-accu in de hand te houden (de verpakte energie bedraagt voor die accu’s circa 1,5 MJoule per kg is er bijna bij elke Lithium-accu een Battery Management Systeem (BMS) ingebouwd. En bij die lithium-accu’s waar zulk een BMS ontbreekt staat dat in hele grote letter op een sticker op de accu, met de waarschuwing dat je een zeer bijzondere lader moet gebruiken. Een gemiddelde lithium-accu van 100 Ah weegt 12 kg en bergt dus een hoeveelheid energie in zich van 18 MJ, omgerekend 5 kWh. Daarmee kun je jouw camper in een mum van tijd gecontroleerd affakkelen! Het laden gebeurt met een constante stroom en constante spanning (CV-CC). Dit betekent dat het opladen met een constante stroom plaats vindt totdat de maximale spanning van 4,2V per cel bereikt wordt. De daarbij vereiste temperatuur bedraagt tussen de 0 en 40 graden. De laadstroom wordt daarbij vastgesteld op 0,7 CmA (waarbij C de batterij capaciteit is). De laadspanning mag in géén geval (echt in géén enkel geval!) hoger worden dan 4,2 V per cel. Gebeurt dat wel, dan kan dat een explosie tot gevolg hebben. Om dat in de hand te houden en te controleren is die BMS ingebouwd en ben je voor jouw veiligheid geheel afhankelijk van dat stukje elektronica.

Binnen een Li-Ion pack is er een verplicht veiligheids-circuit dat bestaat uit diverse onderdelen:
• De controller (IC) die elke cel spanning controleert en voorkomt dat de cellen overbeladen of te diep ontladen worden d.m.v. cutoff switches.
• De temperatuur zekering die bij een te hoge temperatuur het circuit (permanent) onderbreekt.
• De thermistor (PTC) die de temperatuur van het totale pack meet. Deze terminals zijn aangesloten op de lader, zodat deze de laadstroom kan aanpassen zodra de temperatuur te hoog wordt.

Dit alles is nodig om een thermal runaway te voorkomen. Maar ja, diezelfde technologie zit ook in de accu’s voor bijvoorbeeld een scootmobiel en toch ging het op 28 mei 2018 in Schimmert helemaal mis! Het gevolg: twee woonhuizen en een naastliggende schuur waren niet meer te redden. Een thermal runaway in de vorm van een metaalbrand is nl door de brandweer niet te blussen; zij laten die enorme hoeveelheid energie van tientallen Mega Joule “gecontroleerd uitbranden”. En waarom gaat het zo mis? Omdat een brand met een lithium-accu (welke soort dan ook!) niet is te blussen. Zie:

Inherent onveilig

Lithium-accu’s zijn daarom inherent onveilig; vandaar de zeer hoge eisen die aan het batterij-management systeem in deze accu’s worden gesteld maar die hebben ook die voorvallen zoals hier voor genoemd niet kunnen voorkomen. Niet voor niets krijg je er een handleiding op papier bij, waarin standaard de zin staat opgenomen dat je de accu alleen onder direct toezicht mag laden!! Vooral als je bedenkt dat de temperatuur bij een ontbranding binnen een paar seconden oploopt van 60⁰ C. naar ruim 700⁰ C. (zie grafiek). En jij wilt, terwijl jouw accu netjes weggestopt is onder een stoel of in een accubak onderin jouw camper, direct toezicht houden op het laden?Wil je meer informatie over de thermal runaway en wat de wetenschap daarvan vindt, neem dan een kijkje in de Journal of Power Sources, volume 195, Issue9 van 1 mei 2010, pagina’s 2961 – 2968 “Thermal modeling of a cylindrical LiFePO4/graphite lithium-ion battery” of het Rapport van het Instituut voor Fysieke Veiligheid van 30 september 2016 over “Brandveiligheid van elektrische bussen” en nog honderden artikelen in Science, het wetenschappelijk blad voor natuurkundigen en chemici.

Heel opmerkelijk is het volgende.
Eind augustus 2018 kreeg ik een mailtje van een fabrikant van Lithium-accu’s waarin gezegd werd dat mijn site “veel onjuistheden en een aantal aannames bevat die niet correct zijn”. De fabrikant nodigde mij uit om bij hen te komen praten over zijn accu’s en de LiFePO4 techniek in het algemeen.
Ik heb diezelfde dag geantwoord dat de tekst van deze pagina grotendeels komt uit het wetenschappelijk tijdschrift Journal of Power Sources en dat ik mij er niet bewust ben dat er “veel onjuistheden en een aantal aannames” in staan die niet correct zijn. Ik heb hem uitgenodigd om aan te geven wat er dan niet juist zou zijn. Vandaag, 31 oktober 2018 antwoordde de fabrikant na twee maanden dat het geen zin heeft om een discussie per mail te voeren en hij acht een persoonlijk gesprek een beter platform.
Op zijn verzoek is de naam van het bedrijf verwijderd; hij kon zich niet voorstellen welk doel dit diende. Ik heb hem geantwoord dat, als ik in de buurt kom van zijn vestiging, ik hem zal vragen of een bezoek alsdan gelegen komt.

De nadelen van een lithium-accu:
  • ze zijn inherent onveilig en alleen in toom te houden door een Battery Management Systeem;
  • ze zijn ontzettend duur: 75Ah kost in 2018 € 885,-, 125 Ah € 1330,-.
  • Je hebt een speciale lader nodig, hoewel de LiFePO4 meestal wel op de Europese MPPT-laadregelaar van de zonnepanelen kan.
  • De bedrijfstemperatuur begint bij 0 graden Celsius: een LiFePO4-accu kan bevriezen! Je moet hem dus in strenge winters beschermen. Dit is iets wat veel mensen vergeten.
De verwerking van de oude, afgedankte accu’s: een milieuprobleem?

De verwerking van de oude accu’s is voor alle lood-exemplaren heel simpel: uit elkaar halen, zuur er uit halen (bij Gel en AGM), dat opnieuw kan worden gebruikt en hetzelfde geldt voor de loodplaten. Als het goed is heb je voor jouw 20 kg aan ingeleverd lood van jouw oude accu ongeveer € 10,- terug gekregen. Vormen loodzuur-accu’s geen probleem, dat is niet het geval met de Lithium-accu’s. Van de lithium-accu wordt in een verwerkingsbedrijf de lading van de li-ion-accu eerst geneutraliseerd door bijvoorbeeld verhitting, daarna volgt vermaling. Uit de vermalen accu’s kunnen de meest kostbare metalen teruggewonnen worden: vooral aluminium, koper en kobalt. Daarmee is ongeveer 60 procent van het oorspronkelijke gewicht gemoeid. Het residu wordt als slak gebruikt in bijvoorbeeld de wegenbouw. Lithium (ongeveer 1 procent van het accugewicht) wordt niet teruggewonnen.
De inzameling en verwerking van een li-ion-accu is al met al een kostbare zaak, reken maar op een paar euro per kilo. Bij accupakketten die in sommige gevallen de 400 kg benaderen gaat het dus om een flink bedrag. De importeurs betalen dat, en ze verdisconteren dat in de prijs van de auto.
Omdat het voordeliger is een li-ion-accu te dumpen dan hem te laten verwerken, wordt op de juiste verwerking scherp toegezien. In Nederland is ARN (voorheen Auto Recycling Nederland) belast met de recycling van auto-accu’s en als de Rijksdienst Wegverkeer (RDW) meldt dat er een auto is ingeleverd met een E op het kentekenbewijs, wordt de accu in de gaten gehouden. In 2016 volgde ARN 223 li-ion-accu’s. Meestal accu’s die defect waren of accu’s uit schadeauto’s. Van die 223 accu’s kregen 32 een tweede leven, 191 accu’s werden naar een verwerkingsbedrijf gebracht.

En daarom mag je een LiFePO4 niet versturen!

Al diegenen die nog twijfelen aan het feit dat LiFePO4 accu’s inherent onveilig zijn moeten Zich eens afvragen waarom de IATA (de Internationale Luchtvaartorganisatie) heeft bepaald dat lithium-accu’s in welke vorm dan ook niet los als bagage mee mogen met een passagierstoestel (dus wel in de smartphone en laptop van de passagie) maar met een vrachvliegtuig moeten worden vervoerd en dan nog onder zeer speciale eisen: zo mogen ze bijvoorbeeld niet meer dan voor 30% geladen zijn. En met Post-NL krijg je ze al helemaal niet meer verzonden.

En tot slot: de Prijs/Kwaliteit-verhouding

Mij wordt vaak de vraag gesteld waarom ikzelf (nog) geen LiFePO4-accu heb. Het antwoord is heel simpel: de prijs/kwaliteit-verhouding van de LiFePO4-accu afgezet tegen een Gel/AGM-accu is niet erg gunstig. Ik geef daarbij altijd het volgende voorbeeld:
Een Gel/AGM-accu mag je per dag tot 50% ontladen (en incidenteel tot 70-80%) wil je hem niet mishandelen. Een 90 Ah accu levert dan maximaal 600 Wh. Als waarde (1 kWh uit de wandcontactdoos thuis kost € 0,215) is dat € 0,129.
Een LiFePO4-accu mag je per dag tot 80% ontladen (daarboven verkort je de leeftijd met minstens een factor 3 volgens een praktijk-studie van de Universiteit van Brussel; zie mijn pagina “Wat levert mijn accu maximaal?“) . Een 90 Ah LiFePO4-accu levert dan dus 864 Wh, oftewel een waarde van € 0,185
Die bijna 6 cent meeropbrengst per dag moet dan bijgevolg een investering van € 2100,- rechtvaardigen. Bij mij niet!

Kortom: bij mij komt er niet nog een Lithium-accu in de camper bij; eentje in de laptop en de mobiele telefoon vind ik meer dan genoeg.

laatstelijk gewijzigd: 04 april 2019

Hoe nuttig was deze informatie?

Het spijt ons dat de infformatie niet niuttig was.