Litiumakut: Minimoi riskit!

Voidaksemme arvioida akkujen tuomaa riskiä, on tärkeää ymmärtää kuinka ne toimivat. On myös olennaista tietää, että on olemassa eri tyyppisiä litiumioniakkuja. On paljon erilaisia energian varastointijärjestelmiä, joissa litiumia käytetään puhtaassa tai sitoutuneessa muodossaan.

Akkujen jako voidaan tehdä primaarisiin (ei ladattavat) ja sekundaarisiin (ladattaviin). Yleisessä puheessa yleensä viitataan jälkimmäisiin puhuttaessa litiumioniakuista.

Akku koostuu useista kennoista riippuen tehosta. Jokainen litiumionikenno koostuu positiivisesti ja negatiivisesti varautuneista elektroneista, anodista ja katodista. Niiden välissä on johtava elektrolyytti. Se mahdollistaa litiumionien liikkumisen elektrodien välillä lataus- tai purkautumisvaiheessa. Parhaiten tunnettu muoto litiumenergian varastointijärjestelmästä on litiumioniakku, jossa käytetään nestemäistä elektrolyyttiä.

Toinen tärkeä komponentti on separaattori. Se estää anodin ja katodin välisen suoran yhteyden ja siten estää oikosulun. Purkautuessa litiumionit ja elektronin vapautuvat anodin puolelta. Elektronit virtaavat ulkoisen virtapiirin läpi ja tekevät sähköisen työn. Samaan aikaan litiumionit kulkevat elektrolyyttinesteen läpi separaattorin kautta katodiin.

Ladatessa tämä prosessi tehdään toiseen suuntaan. Riippuen järjestelmästä, rakenne tai materiaalit voivat poiketa toisistaan. Litiumpolymeerivaraajassa elektrolyytti on sisällytetty polymeerikalvon molekyylirakenteeseen. Tämä mahdollistaa erillisestä separaattorista luopumisen. Litiumpolymeeri tuottaa vain alhaisia purkausvirtoja. Polymeerikalvo mahdollistaa kuitenkin litteän rakenteen. Tästä syystä löydätte niitä esimerkiksi matkapuhelimista ja kannettavista tietokoneista.

Ohutkalvoinen litiumkenno on energian varastointia, jossa elektrolyytti on korvattu ioneita johtavalla kaasulla. Tämä mahdollistaa litiummetallin käyttämisen ja sitä kautta erittäin suuren energiatiheyden. Tämä teknologia on tällä hetkellä tärkeä osa litiumenergiaan liittyviä tutkimuksia ja kehitystyötä.

Litiumioniakku pitää näiden osien lisäksi yleensä sisällään myös elektronisen akunhallintajärjestelmän, suojakuoren, sekä tarvittavat liittimet.

Nykypäivän valmistusstandardeilla litiumioniakkuja pidetään kohtuullisen turvallisina. Yleensä valmistaja suorittaa useita erilaisia turvallisuustestejä ennen tuotteiden markkinoille saattamista.

Litiumenergian varastointilaitteiden kuljetus on sallittua, mikäli laitteelta löytyy UN 38.3 standardin mukainen testitodistus. Tämän sertifikaatin saavuttamiseksi on suoritettava onnistuneesti sarja testejä, joissa akut testataan erinäisissä kuljetusolosuhteissa:

Lisätäkseen litiumioniakkujen turvallisuutta monet valmistajat ovat jo varustaneet niitä monilla turvallisuusominaisuuksilla jo kennotasolta lähtien. Jos kennossa käytetään palavaa elektrolyyttiä, voidaan siihen lisätä palonestoaineita tuomaan paremman palosuojan.

Iskukestävä kotelo, jossa on tulenkestävää vaahtoa voi olla myös tehokas toimenpide onnettomuuksien estämiseksi. Tästä huolimatta litiumioniakkujen käsittelyssä on noudatettava erityistä varovaisuutta - koska kerta toisensa jälkeen palaamme niiden tuottamiin vaarallisiin tulipaloihin. Väärä tai huolimaton käsittely aiheuttaa merkittävän turvallisuusriskin, eikä koskaan voida täysin poissulkea jo valmistusvaiheessa tapahtuneita teknisiä virheitä.

Se suurin ongelma: Onnettomuuden sattuessa ovat seuraukset usein tuhoisia. Vaara johtuu jo akun suunnittelusta, materiaaleja joilla on suuret energiatiheydet yhdistetään helposti syttyviin elektrolyytteihin, on palovaarallinen seos kirjaimellisesti luotu. Tässä on joitain yleisiä syitä litiumakkuihin liittyviin riskeihin:

Veden käyttäminen sammutukseen

Veden käytöstä sammutusaineena on erilaisia näkemyksiä. Litiumin ollessa erittäin reaktiivinen, jotkut suosittelevat välttämään sen saattamista kosketuksiin veden kanssa. Viimeaikaiset tutkimukset kuitenkin viittaavat siihen, että suuret vesimäärät kykenevät tehokkaasti torjumaan litiumpaloja. TUKES:in suositus on ensisijaisena sammutustapana käyttää suurta määrää vettä.

Selityksenä tähän veden hyvään sammutusominaisuuteen on juurikin jäähdytysefekti, joka hidastaa kennoissa tapahtuvaa reaktiota. Lisäksi voidaan pienentää mahdollisuutta palon leviämisestä muihin materiaaleihin. Palontorjunta vaatii kuitenkin huomattavasti suuremman vesimäärän, kuin perinteiset tulipalot. Menestyksen nopeuttamiseksi ja tarvittaessa veden määrän vähentämiseksi voidaan sammutusveteen lisätä myös erilaisia lisäaineita.

Yleisesti on tärkeää arvioida kunkin yrityksen paikallisia riskejä, vaaroja ja suojeltavia henkilöitä ja materiaalia. Näin voidaan kehittää juuri siihen sopiva sammutus- ja palonsuojauskonsepti yhteystyössä asiantuntijoiden ja vakuutusyhtiöiden kanssa. Valitettavasti tulipalon syttyminen ei ole ainoa litium-akkujen aiheuttama riski. Reaktiossa on myös vaarana myrkyllisten aineiden vapautuminen kennon sisältä. Vapautuvia aineita voivat olla esimerkiksi kloorivetyhappo ja fluorivetyhappo.

Ne voivat esiintyä höyryinä ja vahingoittaa ihmisiä ihokosketuksessa tai hengitettyinä. Lisäksi sammutusvaiheessa ne voivat kulkeutua veden mukana (mikäli ei ole soveltuvaa keräysjärjestelmää) luontoon ja aiheuttaa ympäristövahinkoa.

Aerosolisammutus

Toinen tapa sammuttaa litiumpalot on käyttää aerosolisammutustekniikka. Se on jatkuvasti käytössä oleva tekninen järjestelmä, joka vaimentaa tulipaloa, kunnes palokunta saapuu paikalle sammuttamaan sen pysyvästi. Tämä sammutustekniikka toimii EN 15276-10 -standardin mukaisesti ilman vettä. Aerosolin tuottojärjestelmä keskeyttää tehokkaasti kemiallisen palamisprosessin 4,5-15 sekunnissa (mallista riippuen) lämpötilan noustessa. Tämä tekniikka on ympäristöystävällistä ja ei tuota haittaa ihmisille (ei haittaa terveydelle, ei myöskään syrjäytä happea). Se on muun muassa listattu Yhdysvaltojen ympäristönsuojeluviraston (USEPA) viralliseksi "Halonin- korvaavaksi sammutusaineeksi". Pienen painonsa ja asennusmäärän vuoksi putkistoja ei enää tarvita ja yksinkertainen, nopea asennus on mahdollista. Myös investointi- ja ylläpitokustannukset ovet alhaiset johtuen aerosolisammutustekniikan huoltovapaudesta ja pitkästä käyttöiästä.

Litiumioniakkujen säilyttäminen tuottaa harmaita hiuksia monille yrityksille. Työturvallisuushenkilöstön mukaan heiltä odotetaan riskien analysointia ja toimenpiteitä niiden ehkäisyksi. Kuitenkaan laissa tai asetuksissa ei ole ollut määräyksiä näiden akkujen säilyttämiseen ja varastointiin liittyen. Ne eivät siis tarjoa selkeitä reunaviivoja litiumioniakkujen käsittelyyn. Onneksi TUKES on kuitenkin yhdessä STEK:in ja gaian kanssa tuottaneet Teollisuuden Litium-ioniakut ja turvallisuus - oppaan , joka avaa riskejä ja antaa näitä kaivattuja suuntaviivoja.

Yrityksille jää kuitenkin itselleen vastuu määrittää ja asettaa oikeat toimenpiteet. Muiden asioiden lisäksi laaja erilaisten akkujen määrä tekee mahdottomaksi antaa joka tilanteeseen ja paikkaan sopivat ratkaisut ja konseptit. Yksilöllistä tarkastelua ja analyysia tarvitaan siis joka ikisessä toimipaikassa ja tuotantolaitoksessa.

On suositeltavaa tehdä mahdollisimman laajaa yhteistyötä paloviranomaisten, vakuutusyhtiöiden, turvallisuusvirastojen kanssa kokonaisvaltaisen suojauskonseptin kehittämiseksi omaan varastointiympäristöön. Tietenkin vaarallisten aineiden varastoinnin asiantuntijoina autamme mielellämme teitä. Ota vain yhteyttä! Alla on lisää tietolähteitä, joista voitte saada ohjeita litiumioniakkujen turvalliseen varastointiin.

Akkuvalmistajan informaatio
Akun valmistaja antaa yleisiä ohjeita akkujen turvalliseen käsittelyyn ja varastointiin liittyen - esimerkkinä optimaaliset käyttö- ja varastointiolosuhteet. Näitä määreitä on noudatettava tarkasti. Valmistajien on myös tiedotettava tuotteidensa vaikutuksista ympäristöön ja ihmisten terveyteen. Tästä voitte tehdä johtopäätöksiä myös riskiarviointiinne.

TUKES:in ohjeet

Gaian laatimassa oppaassa (TUKESIN ja STEK:n tilaama), on listattuna hyviä käytäntöjä erityyppisiin ympäristöihin, joissa käsitellään litiumioniakkuja. Alta löydät oppaan tärkeimmät huomiot tiivistetysti:

• Riskien tunnistaminen ja minimointi

• Akkujen käsittelyn/varastoinnin nostaminen tunnistetuksi toiminnaksi, jota suoritetaan määrätyillä paikoilla johdetusti

• Paloturvallisen ympäristön luominen, akkuja ympäröivän palokuorman minimoiminen

• Palo- ja työturvallisuus kokonaisuutena: riskien minimoinen, onnettomuuksiin varautuminen, palonsammutusvalmius, henkilöstön tietoisuus ja osaaminen jne.

Tiedotusvälineet ja julkaisut

Litiumakkujen käsittely ei jää pelkästään päiväuutisiin ja varastointiin liittyviin turvallisuusnäkökohtiin. Jatkuvan ajankohtaisuuden vuoksi mediassa julkaistaan lähes jatkuvasti uutisia ja artikkeleita asian tiimoilta. Olemme tutkineet puolestasi näitä julkaisuja ja tehneet tiivistelmän yleisimmistä vinkeistä litiumakkujen käsittelyyn.

Yleisesti suositellaan, että litiumenergian varastointia pidetään vaarallisten aineiden käsittelyä vastaavana toimintana. Tästä syystä suoritetaan riskiarvio ja siitä johdetaan asianmukaiset toimenpiteet, laaditaan turvallisuusohjeet ja koulutetaan henkilöstölle asianmukainen käsittely ja toimenpiteet mahdollisessa onnettomuudessa.

Yleiset turvallisuusohjeet voidaan tiivistää viiteen pääkohtaan:

Lämpötilat eivät vaikuta ainoastaan litiumioniakkujen käyttöikään, mutta myös turvallisuuteen. Älä altista näitä energian varastointilaitteita suoraan tai pysyvästi korkeille lämpötiloille tai lämmönlähteille. Tämä pitää sisällään suoran auringonvalon. Myös pitkäaikaista kylmää tulee välttää, koska se edesauttaa akun täysin purkautumista. Jos täysin purkautuneet akut kytketään myöhemmin uudelleen laturiin, voi lopputuloksena olla oikosulun kautta tulipalo. Noudata valmistajan suosittamia käyttö- ja varastointilämpötiloja.

Kosketus kosteuden kanssa (esimerkiksi kondensaatio tai roiskevesi) voi johtaa akun oikosulkuun. Siksi litiumioniakut tulee varastoida aina kuivana ja suojata kosteudelta kuljetuksen ja käytön aikana.

Yksi yleisimmistä syistä paloille on sopimattomien ja hyväksymättömien latureiden käyttö. Nämä voivat tuottaa liian suuren jännitteen ja tuhota akun. Käytä siis vain latureita, jotka akun valmistaja on kyseiselle akulle suunnitellut tai hyväksynyt käyttöön.

Väärien latureiden lisäksi akkujen latausvaiheessa on muitakin riskejä. Älä lataa akkuja tarpeettoman pitkään. Älä myöskään säilytä palavia materiaaleja latureiden tai ladattavien akkujen lähistöllä. Jos mahdollista, niin lataa akkuja betoni/tiili-alustalla tai omassa paloturvallisessa tilassaan. Jos haluatte varastoida akkuja, niin noin 30% varaustaso on suositeltua. Tämä pienentää energiamäärää joka voi tuottaa vahinkoa. Huomio: Tietty vähimmäislataustaso tulee aina olla varattuina estääksemme akkujen täyden purkautumisen. Toimi valmistajan ohjeiden mukaan tässäkin asiassa.

Mekaaniset vauriot voivat aiheuttaa muutoksia kennoissa akun sisällä ja johtaa sisäisiin oikosulkuihin. Varmista etteivät akut ole alttiina iskuille tai törmäyksille. Jos jotain tapahtuu, ei vaurioituneita akkuja tule koskaan käyttää. Ne tulee poistaa välittömästi ja varastoida erikseen hävitettäväksi. Asianmukaisesta hävittämisestä on varmistuttava. Varotoimenpiteenä peittäkää vaurioituneiden akkujen navat. Litiumakkuja ei tule tietenkään koskaan purkaa, avata tai murskata.