Veilige verpakkingsoplossing voor lithiumbatterijen

BUNCKER® kwam er niet zomaar. De ontwikkeling vereiste meerdere testrondes en slimme ontwerpkeuzes – met als resultaat een gecertificeerde, praktische en inmiddels prijswinnende oplossing. Op Packaging Innovations vertelde Vincent Ubbens, industrieel ontwerper bij Studio One Eleven, hoe deze slimme en veilige oplossing tot stand kwam. ‘De vraag kwam bij ons binnen via onze afdeling Dangerous Goods op  Schiphol-Rijk. Door aanstaande Europese en Nederlandse regelgeving werd duidelijk dat er behoefte is aan een oplossing voor het transporteren en in quarantaine plaatsen van risicovolle lithiumbatterijen.’
BUNCKER® is ontwikkeld in co-creatie met VDL Staalservice en LSS. ‘Wij gingen als initiatiefnemer aan de slag met de ambitie om een praktische, veilige en goed produceerbare oplossing te ontwikkelen. Dat resulteerde in een intensief traject met meer dan vijf testrondes. Mooi nog om te noemen is dat BUNCKER® volledig in Nederland ontwikkeld en geproduceerd wordt.’

Tekst gaat verder onder de foto.

Industrieel ontwerper Vincent Ubbens: ‘BUNCKER® wordt volledig in Nederland ontwikkeld en geproduceerd.’

Hittebestendig én gasdicht

Een lithiumbatterij kan bij instabiliteit spontaan ontbranden. Tijdens zo’n thermal runaway kan de temperatuur in de kern oplopen tot wel 2000 °C. Tegelijkertijd mogen de buitenwanden van een verpakking volgens de norm niet warmer worden dan 100 °C. Ubbens: ‘Dat vraagt om extreem goede isolatie. Maar er komt meer bij kijken: bij brand ontstaan giftige gassen zoals waterstoffluoride, die je absoluut niet in de ruimte mag laten vrijkomen.’ Daarom moet BUNCKER® niet alleen hittebestendig zijn, maar ook gasdicht én voorzien zijn van een actief  filter- en afvoersysteem dat gecontroleerde drukontlasting mogelijk maakt. ‘Anders loop je het risico op een  overdrukscenario en ook dat wil je vermijden. BUNCKER® moet juist escalatie voorkomen.’

Testen tot het werkt

De tests vonden plaats met volledig opgeladen batterijen tot  200kWh – de zwaarste scenario’s. ‘De eerste versies gaven inzicht in wat fout kon gaan. Zo ontdekten we dat rookgassen via onderliggende kieren konden ontsnappen. Daarop hebben we de sluiting volledig herzien’, vertelt Ubbens.
Elke test werd uitgevoerd met sensoren op strategische plekken en met videobeelden. ‘We keken onder andere naar warmtedoorgifte, drukopbouw, gasvorming en structurele integriteit. In sommige tests liep de temperatuur in BUNCKER® op tot boven de 1600 °C. Het duurde uren voordat het geheel weer was afgekoeld. De temperatuur aan de buitenzijde van de verpakking bleef onder de grenswaarden van 100 °C.’
Ook het rookgeleidingssysteem werd geoptimaliseerd. Aanvankelijk zat de uitlaat aan de bovenkant, maar dat leidde tot te snelle uitstroom. We hebben de route verlengd en een soort interne spouwkamer aangebracht, zodat gassen langer worden vastgehouden, en kunnen afkoelen en gefilterd worden voor ze naar buiten mogen.’

Constructie in detail

BUNCKER® bestaat uit twee hoofdcomponenten: een robuuste pallet en een stolp. Het geheel is volledig van metaal, met zorgvuldig gelaste verbindingen. Binnenin bevindt zich een niet-geleidende antislipmat waarop de lithiumbatterijen worden geplaatst. Deze worden vervolgens gefixeerd met speciale spanbanden.
Een belangrijk ontwerpprincipe was gebruiksgemak. ‘Veel  bestaande oplossingen werken met losse opvulmiddelen. Dat  betekent vullen, accu plaatsen, weer bijvullen – en bij  aankomst alles leegzuigen. Dat is arbeidsintensief en vervuilend. Wij hebben gekozen voor een vaste, schone oplossing in standaard palletformaten. Iedereen weet hoe je daarmee werkt. Verder is de verpakking door één man te openen en sluiten. De buitenwanden bestaan uit open te klappen panelen die magnetisch sluiten. Daaronder zitten op alle zijden klemmen die de stolp stevig vastzetten op de pallet. De sluitranden zijn voorzien van een rook- en hittebestendige pakking.’

Gepatenteerde isolatie

In de stolp bevindt zich een gepatenteerde isolatielaag die niet alleen hitte tegenhoudt, maar ook filtert. Gassen worden via een intern kanaal naar boven geleid, door de spouw. Pas bij voldoende overdruk openen de speciaal ontwikkelde uitlaatkleppen, zodat gassen kunnen ontsnappen zonder dat  gevaarlijke druk ontstaat. ‘De hele routing is ontworpen om gassen zo lang mogelijk binnen te houden, af te koelen en zoveel mogelijk te verbranden voordat ze naar buiten gaan’, legt Ubbens uit. ‘Daarmee beperken we de uitstoot én het  risico op escalatie.’

Opschaling

BUNCKER® is inmiddels gecertificeerd en won naast de Bronzen Noot ook een iF Design Award en een Red Dot Award. Tegelijkertijd werkt het team aan verdere opschaling en nieuwe toepassingen. ‘We ontwikkelen naast de vijf bestaande formaten onder andere ook een kunststof kofferversie, bedoeld voor kleinere batterijen zoals fietsaccu’s. Daarnaast wordt er gewerkt aan een smart-versie. Daarbij krijgt de gebruiker een  melding als er binnen in BUNCKER® iets gebeurt, bijvoorbeeld als de temperatuur oploopt of rookontwikkeling optreedt. Zo wordt het nog veiliger en beter beheersbaar.’

Tekst gaat verder onder de foto.

BUNCKER® is inmiddels gecertificeerd en ontving, naast de Bronzen Noot, ook een iF Design Award en een Red Dot Award.

Klaar voor nieuwe richtlijn

De nieuwe richtlijn PGS 37-2 is van kracht. Bedrijven worden  verplicht om veilige transport- en opslagvoorzieningen te treffen. Ubbens: ‘Wij zijn daar klaar voor. Veel bedrijven oriënteren zich al en zullen snel moeten schakelen. Met BUNCKER® hebben we daar een direct inzetbare oplossing voor.