Opas teollisuuden litiumioniakkujen turvalliseen kyttn

Antti Pitkmki, Marika Brckl ja Tuomas Raivio

Gaia Consulting Oy

24.5.2018

Projektin rahoitus:

2

1) Johdanto

Oppaan tavoite ja rajaukset

Erot lyijyakkuun

Litiumioniakut

2) Litiumioniakkuihin liittyvt vaarat

Yleiskuvaus vaaroista

Li-akkujen vaaramekanismit: tulipalo

Li-akkujen vaaramekanismit: tyturvallisuusvaarat

3) Litiumioniakkujen turvallinen kytt

Yleiset suositukset

Akkujen hankinta

Akkujen lataaminen

Akkujen kytt ja asentaminen

Akkujen silytys ja varastointi

Eurooppalaisten vakuutusyhtiiden varastointisuositukset

Akkujen kytst poistaminen

Varautuminen ja toiminta eriss vaaratilanteissa

3

Sislt

Johdanto

4

Tm dokumentti on opas teollisuusakuiksi luokiteltavien litiumioniakkujen (Li-akut)* turvalliseen kyttn

Opas on tarkoitettu yrityksille, joilla on kytssn teollisuusakuiksi luokiteltavia litiumioniakkuja tai jotka suunnittelevat ottavansa ko. akkuja kyttn

Opas on yleisluontoinen tarkistuslistatyyppinen kokonaisuus, jota voidaan hydynt esim. turvallisuussuunnittelussa, typaikan vaaranarvioinnissa ja prosessiturvallisuussuunnittelussa

Oppaasta saa nopeasti yleisell tasolla ksityksen tekijist, jotka tulee huomioida Li-akkujen kyttelinkaaren turvallisuussuunnittelussa

Opas on jaettu seuraavaan kahteen osa-alueeseen:

Kuvaus Li-akkuihin liittyvist vaaroista

Li-akkujen turvallinen kytt ja riskien minimointi elinkaaren eri vaiheissa

Oppaan rajaukset

Opas rajautuu ammattikytss oleviin teollisuusakuiksi luokiteltaviin Li-akkuihin. Teollisuusakkuja ovat mitk tahansa akut, jotka on suunniteltu yksinomaan ammattikyttn tai jotka toimivat shkisen kulkuneuvon (esim. trukin) ajovoima-akkuna.

Opas ei ole luonteeltaan turvallisuusstandardi

Oppaasta on rajattu tss vaiheessa pois

Akkujen ja akkupakettien valmistaminen (tyvaiheiden turvallisuus on eri asia kuin akkujen ksittelyn ja kytn turvallisuus)

Shkautojen ajovoima-akut (alan standardeissa on monia erityiskysymyksi)

Akkujen kuljetukset (eri kuljetusmuotojen VAK-mrykset ovat kattavat)

Oppaan sisltj voidaan luonnollisesti soveltaa mys nihin kytttapauksiin

Oppaassa ei oteta kantaa sovellusaloihin, ja akkukemioihin viitataan yleisesti

Suositukset on kirjoitettu ennen kaikkea tulipalovaarojen nkkulmasta, sill ko. vaarat ovat Li-akkuihin liittyv merkittvin vaaratekij

5

*Li-akuilla viitataan tss oppaassa nimenomaan litiumioniakkuihin. On olemassa mys litiumparistoja, jotka ovat eri asia ja jotka eivt kuulu

tmn oppaan aihepiiriin. Litiumparistot eivt ole ladattavia ja ne sisltvt metallista litiumia.

Oppaan tavoite ja rajaukset

Litiumioniakku tarkoittaa mit tahansa ladattavaa litiumioniteknologiaa hydyntv akkua

Litiumioniakku ei ole yksittinen akkuteknologia, vaan litiumioniakkuja on monia erilaisia tyyppej, jotka eroavat toisistaan

kytetyn akkukemian eli kytettyjen raaka-aineiden osalta. Yhteist niille kaikille on, ett varaus siirtyy akun anodin ja

katodin vlill litiumionina.

Yleisimpi Li-akkutyyppej ovat mm. litiumkobolttioksidi (LiCoO2; LCO), litiummangaanioksidi (LiMn2O4; LMO) ja

litiumtitanaatti (Li4Ti5O12; LTO)

Kytetty kemia vaikuttaa muiden ominaisuuksien ohella akun turvallisuuteen. Usein turvallisuus kulkee ksi kdess hinnan

kanssa.

Li-akuilla on huomattavasti suurempi energiatiheys kuin

perinteisill lyijyakuilla, mist johtuen niit kytetn

kyttkohteissa, joissa akulta edellytetn paljon energiaa

tilavuutta tai painoa kohden

Li-akut ovat erittin yleisi erilaisissa mobiililaitteissa kuten

knnykiss ja kannettavissa tietokoneissa

Li-akkujen kytt ajovoima-akkuina mm. shkautoissa ja

teollisuuden sovelluksissa on uusi nopeasti kasvava kyttkohde

Li-akuille

Li-akut, kuten akut yleisesti, jaetaan kannettaviin akkuihin,

teollisuusakkuihin ja autonakkuihin

6

Litiumioniakut

Esimerkkej Li-akkujen hyvist puolista:

Suuri energiatiheys

Vhinen huollon tarve

Nopea lataus

Esimerkkej Li-akkujen huonoista

puolista:

Edellyttvt suojamekanismeja

vaarojen vhentmiseksi

Toimivat huonosti pakkasessa

Turvallisuusnkkulmat (mm. sntely

edellytt panostamista kuljetusten

turvallisuuteen)

Litiumkemiaan perustuva akku on huomattavan erilainen verrattuna perinteiseen lyijyakkuun:

Tehotiheys ja energiasislt ovat isommat

Virranantokyky on isompi

Virrantuottokemia on erilainen

Elektrolyytti on palava neste

Akkukemia on myrkyllist

Litiumioniakut tulivat markkinoille 1990-luvun alussa, ja niiden kytt erilaisissa laitteissa on nykyn hyvin

yleist. Litiumioniakuille tulee mys jatkuvasti uusia kyttkohteita.

Akkuja on kytetty pitkn pieniss kannettavissa laitteissa

Tll hetkell Li-akkuja kytetn mit erilaisimmissa sovelluksissa jossa akku- tai akkupakettikoko saattaa

olla pieni tai huomattavan suuri

Vastaavasti akkukokonaisuuksien energiasisllt saattavat olla merkittvi

7

Erot lyijyakkuun

Litiumioniakkuihin liittyvt vaarat

8

Li-akkuihin liittyvi vaaroja ovat tulipalovaarat, kemialliset vaarat ja shkiskuvaarat

Tulipalovaara on Li-akkujen merkittvin vaara

Ko. vaara perustuu siihen, ett pakattaessa paljon energiaa pieneen tilaan on aina riski siit, ett ko. energia psee vapautumaan

hallitsemattomasti

Litiumioniakkujen tulipalovaaran liittyy suhteellisen suuren energiatiheyden lisksi se, ett niiss kytetty elektrolyytti (akkuneste) on

herksti syttyv palavaa nestett

Li-akun aiheuttama kiivas palo tekee akusta merkittvn muun palokuorman syttymlhteen, vaikka Li-akun itsens palokuorma ei

olisikaan suuri

Yleisesti ottaen Li-akut ovat varsin turvallisina

Li-akkuihin liittyvist vaaratilanteista raportoidaan kyttmriin nhden vain harvoin, vaikka Li-akut ovat hyvin yleisi kannettavissa

laitteissa

Toisaalta markkinoille on viime aikoina tullut yh enemmn teollisuusakuiksi luokiteltavia litiumioniakkuja, jotka ovat yleens

huomattavasti kannettavien laitteiden akkuja isompia ja sisltvt nin ollen huomattavasti enemmn elektrolyyttinestett ja energiaa,

mik lis niihin liittyvi riskej

Etenkin kuluttajatuotteissa kytettyjen ajovoima-akkujen on raportoitu aiheuttaneen muutaman viime vuoden aikana tulipaloja sek

Suomessa ett maailmalla

Suuremmista energiamristn huolimatta mys isot teollisuusakuiksi luokiteltavat Li-akut voivat olla riskeiltn

varsin pieni, mutta tm edellytt niihin liittyvien turvallisuustekijiden asianmukaista huomioimista

Teollisuudessa vaaroille altistavat suuret vaihtuvat akkumrt ja akkujen teollinen ksittely

9

Yleiskuvaus vaaroista

Li-akkujen tulipalovaara perustuu thermal runaway-ilmin eli lmpkarkaamiseen

Akun varaustilan muuttumiseen liittyy kemiasta riippumatta kemiallinen reaktio akussa

Reaktio on eksoterminen so. lmp vapauttava

Lmpkarkaamisessa akku on tilassa, jossa siin tapahtuvat reaktiot kehittvt enemmn lmp kuin mit akku pystyy

siirtmn ulos

Akun lmptilan nouseminen kiihdytt reaktiota entisestn, mik tuottaa lis lmp

Mys lmmn aiheuttamat muutokset akun rakenteessa (esim. separaattorin sulaminen/palaminen) kiihdyttvt reaktiota

Li-akuissa lmpkarkaamisen tekevt vaaralliseksi suuri energiamr, suuri tehotiheys (pieni massa ja lmpkapasiteetti

so. nopea lmptilan nousu) sek elektrolyytin tulenarkuus: lopulta akusta vapautuu herksti syttyvi kaasuja ja/tai akku

syttyy palamaan

Lmpkarkaamistilanteen synty

Lmpkarkaaminen syntyy kytnnss joko akun nopeasta purkautumisesta (sisinen tai ulkoinen oikosulku) tai akun

ulkoisesta lmmittmisest

Kriittinen lmptila lmpkarkaamisen alkamiselle on lmptila, jossa akun lmptilan nousu jatkuu itsestn. Thn

lmptilaan vaikuttavat erityisesti

Akun rakenne

Akkukemia

Akun varausaste

Akun mahdollisuudet siirt lmp ulos

10

Li-akkujen vaaramekanismit: tulipalo 1/4

Lmpkarkaaminen eli Thermal runaway

Kriittisen lmptilan ylpuolella akku tuottaa enemmn lmpenergiaa kuin siit siirtyy ulos, ja reaktio kiihtyy

Lmpkarkaamisen edetess akku tyttyy reaktioista syntyvist kaasuista, eli akun paine nousee. Kaasut

purkautuvat ulos akusta joko varoventtiilist tai akun rakenteiden pettess, mist voi synty heitteit. Kaasut

voivat sytty joutuessaan ilman kanssa kosketuksiin, mikli lmptila on riittvn korkea.

Elektrolyyttineste mys itsessn palaa, mikli sit psee palotilanteessa hapen kanssa kosketuksiin

Li-akkujen separaattorit on yleens suunniteltu siten, ett oikosulkutilanteessa lmptilan noustessa niiss

olevat huokoset umpeutuvat oikosulkukohdasta, jolloin separaattori erist oikosulkukohdan toimien

ernlaisena sulakkeena.

Mikli lmptila nousee riittvn korkeaksi, kuten voi tapahtua esim. lmpkarkaamisessa tai tulipalossa,

separaattori sulaa kokonaan, jolloin akun anodi ja katodi psevt suoraan kosketuksiin vapauttaen akun

shkenergian hallitsemattomasti, mik lis lmpkarkaamisen lmpenergiaa entisestn.

Li-akkujen lmpkarkaamistilanteessa yhdess akun kennossa tapahtuvaa lmpkarkaaminen ja palo voivat

levit seuraavaan kennoon aiheuttaen ketjureaktion, jossa kennot syttyvt yksi kerrallaan.

11

Li-akkujen vaaramekanismit: tulipalo 2/4

Lmpkarkaamisen eteneminen

Ainakin seuraavat tekijt voivat joko aiheuttaa lmpkarkaamisen tai list lmpkarkaamisen riski

vaurioittamalla akkua: (1/2)

Akun fyysinen vaurioituminen siten, ett siin tapahtuu sisinen oikosulku. Tilanne voi aiheutua esim. akun kolhimisesta,

lpisyst vieraalla esineell, trinst, painevaihtelusta tai akun putoamisesta.

Ulkoinen oikosulku tai akun liiallinen kuormittaminen, joka kuumentaa akkua aiheuttaen lmpkarkaamisen

Li-akun lataaminen liian suureen jnnitteeseen altistaa sen lmpkarkaamiselle - Li-akkujen kennoilla on tietty

maksimijnnite, johon ne voi turvallisesti ladata. Ko. jnnite riippuu kytetyst akkukemiasta.

Akun varauksen purkaminen kokonaan

Sen lisksi, ett Li-akkujen kennoilla on maksimijnnite, jota ei pitisi ylitt, on niill mys minimijnnite, jota ei pitisi

alittaa

Minimijnnitteen alittuessa kennot vaurioituvat ja lmpkarkaamisen riski kasvaa etenkin, kun akkuja ladataan

tyhjentymisen jlkeen taas korkeampaan jnnitteeseen.

Akun lataaminen pakkasella tm voi aiheuttaa litiumin saostumista li-metalliksi, mik lis oikosulku- ja

lmpkarkaamismahdollisuutta (Huom. ei riit, ett akku lmpenee latauksen yhteydess)

Valmistusvirheet, esim. akun separaattorissa olevat shk johtavat eppuhtaudet, jotka voivat aiheuttaa pahenevan

sisisen oikosulun. Mys yksinkertaiset fyysiset sisist oikosulkuriski kasvattavat valmistusvirheet ovat mahdollisia.

12

Li-akkujen vaaramekanismit: tulipalo 3/4

Lmpkarkaamiselle altistuminen

Ainakin seuraavat tekijt voivat joko aiheuttaa lmpkarkaamisen tai list lmpkarkaamisen riski

vaurioittamalla akkua: (2/2)

Ajan myt tapahtuva akun vanheneminen

Kemialliset reaktiot alkavat heikent akkuja heti niiden valmistumisen jlkeen

Tehon heikentymisen lisksi akun turvallisuus saattaa heikenty

Vr silytyslmptila, etenkin liian kuumat lmptilat*, heikentvt (ts. vanhentavat) akkua

Mikli akkua silytetn kuuman lmptilan lisksi siten, ett se ei pse synnyttmns luovuttamaan lmp, voi

ko. tilanne johtaa lmpkarkaamiseen

Liian kylmkin voi olla haitallista akulle ja sen turvallisuudelle

Tulipalo tai muusta syyst johtuva erittin kuuma lmptila, joka aiheuttaa lmpkarkaamisen ja/tai sytytt akun

Mit korkeammassa varausasteessa akku on, sen suurempi on riski lmpkarkaamiselle. Tst johtuen

lmpkarkaamistilanteet tapahtuvat yleens tyteen ladatuille akuille.

Joillakin akkukemioilla kennon fyysinen hajoaminen johtaa metallisesti kyttytyvn litiumin ja ilmankosteuden

kohtaamiseen, mink seurauksena litium syttyy ja sytytt elektrolyytin, ja palon lmp aiheuttaa lmpkarkaamisen

13*Kullekin akulle soveltuvat lmptila-alueet tulee selvitt akun teknisist tiedoista

Li-akkujen vaaramekanismit: tulipalo 4/4

Lmpkarkaamiselle altistuminen

Li-akkuihin liittyv merkittvin vaara on em. mainittu lmpkarkaaminen, mutta mys seuraavat

tyturvallisuusvaarat tulee huomioida:

Kemialliset vaarat: vaurioituneista Li-akuista voi valua ulos myrkyllisi elektrolyyttinesteit. Lisksi Li-

akkujen palossa syntyvt palokaasut ovat myrkyllisi

Li-akkujen osalta mys shkiskuvaara on mahdollinen. Shkiskuvaara katsotaan vhiseksi alle 120

voltin akuissa1, mik ei kuitenkaan tarkoita, etteik ko. vaaraa tarvitsisi ollenkaan huomioida jnnitteeltn

alle 120 voltin akuissa. Shkisku on mahdollinen seur. tilanteissa:

Vaurioituneiden akkujen varomaton ksittely

Shkiskuvaaroista piittaamaton akkujen vrinkytt

Shkturvallisuudeltaan puutteellisen tuotteen kytt

141 IEC:n (International Electrotechnical Commission) raja-arvo jnnitteelle, jota pienemmill jnnitteill on vhinen vaaraa aiheuttavan shkiskun riski

Li-akkujen vaaramekanismit: tyturvallisuusvaarat

Litiumioniakkujen turvallinen kytt

15

Li-akkujen yleisikn turvallisuusvaatimuksia ei lainsdnnss tll hetkell ole

Akkujen kannalta keskeisin lainsdnt on akkudirektiivi. Akkudirektiivin tarkoitus on mm. est vaarallisten aineiden kytt akuissa ja edist akkujen kierrtyst

Akkudirektiivi on kansallisesti pantu tytntn valtioneuvoston asetuksella (520/2014) paristoista ja akuista

Akkudirektiivi ei ole ns. turvallisuusdirektiivi, eli direktiiviss ei ole huomioitu akkujen kytn aikaista turvallisuutta. Nin ollen Li-akut, kuten muutkaan akut, eivt itsessn edellyt CE-merkint*. Li-akuissa voi olla muista syist CE-merkint, esim. akun elektroniikkaan liittyen.

Myskn akkujen varastoinnista ei ole annettu erityist normiohjausta; Ilmoitusvelvollisuus pelastustoimelle tai Tukesille ylittyy vain akkukemikaalien perusteella todella suurissa akkumriss

Trke yleisohje on noudattaa kaikkia akun tai laitteen mukana tulevia ohjeita koskien akun lataamista, kyttmist, silyttmist ja varastoimista

Akun ja sit kyttvn laitteen kyttohjeissa tulisi olla huomioitu samoja turvallisuusnkkulmia kuin tss oppaassa, ja ohjeissa tulisi olla mys tieto mm. sopivista kyttlmptiloista ja muista olosuhteista. Valmistajan tulisi pysty antamaan vastaavat ohjeet, mikli ohjeista ei lydy vastausta.

Turvallisuuden kannalta olennaista on mys henkilkunnan koulutus ja opastus

Ihmisen virhe saattaa olla merkittv riskin osatekij. Esim. vikaantunut Li-akku voi pty virheellisesti suojaamattomana shk- ja elektroniikkaromun sekaan, jossa se voi vahingoittua entisestn, ajautua lmpkarkaamiseen ja sytytt ymprivn palokuorman. Ko. vaaratilanteiden mahdollisuus voidaan minimoida henkilkunnan koulutuksella.

Seuraavilla sivuilla esitetn Li-akkujen hankintaa, kytt, varastointia ja kytst poistamista koskevia turvallisuusnkkohtia

Nm ohjeet auttavat tunnistamaan turvallisuuteen liittyvi nkkohtia ja suunnittelemaan turvallisia toimintatapoja

Ohjeet ovat yleisluontoisia - Li-akkujen turvallisuusnkkulmien riittv huomioiminen edellytt lisksi tapauskohtaista turvallisuussuunnittelua.

16

Lhtkohdat ja yleiset suositukset

http://plus.edilex.fi/tukes/fi/lainsaadanto/20140520?toc=1

Akkujen maahantuontiin tai valmistukseen ei yleisesti ottaen liity ennakkovalvontaa

Akkukemiat ovat erilaisia ainakin ominaisenergian, ominaistehon, kustannusten,

kestvyyden, suorituskyvyn ja turvallisuuden (stabiilisuus, taipumus

lmpkarkaamiseen) suhteen

Hyvin turvallisia li-akkukemioita ovat tll hetkell litiumrautafosfaatti ja litiumtitanaatti

Melko turvallisia ovat litiummangaanioksidi ja litiummangaanikobolttioksidi

Kohtalaisen turvallisia ovat litiumkobolttioksidi ja litiumnikkelikobolttialumiinioksidi

Li-akkujen turvallisuus alkaa akkujen hankinnasta, ja vastuu tst on pitklti

yrityksell itselln

17*CE-merkint on valmistajan ilmoitus siit, ett tuote tytt sit koskevat Euroopan unionin vaatimukset

Akkujen hankinta 1/3

Li-akkuja hankittaessa on hyv ymmrt Li-akkujen suunnittelussa ja valmistuksessa kytettyj erilaisia

paloturvallisuutta edistvi teknisi ratkaisuja. Esimerkkej ko. ratkaisuista ovat mm. seuraavat:

Kytttarkoituksen huomioiden riittv fyysinen kestvyys, joka minimoi kolhujen ja trinn aiheuttamat riskit. Tm koskee

sek akun ulkokuorta ett akun sisist kestvyytt.

Riskej voidaan vhent eppuhtaudet minimoivalla kennojen valmistusprosessilla ja siihen liittyvll laaduntarkkailulla

Akkuun voidaan mys valita varauskyvyltn vhisempi mutta turvallisempi akkukemia

Isoissa akuissa voi olla mys esim. sisinen jhdytysnestekierto, jolloin on pienempi riski, ett akun sisinen lmptila

nousee liikaa

Li-akut voidaan suunnitella siten, ett lmpkarkaamistilanteessa tai palossa syntyvt kaasut psevt purkautumaan

ennen kuin paine purkautuu rjhdysmisesti

Seuraavat akkujen sisltmt jrjestelmt edistvt mys Li-akkujen turvallisuutta:

Battery Management System (BMS) eli akun valvontajrjestelm on olennainen osa Li-akkujen turvallisuutta. BMS:n

tulisi est akun ylilataaminen tai akun varauksen liiallinen purkaminen sek ulkoisesta oikosulusta johtuvan liiallinen

virrankulku. BMS:n tulisi mys est lataaminen, mikli akun lmptila ei ole sopiva lataamiselle.

Laadukkaissa akuissa on erilaisia sulakkeita ja vastaavia liiallista virrankulkua rajoittavia jrjestelmi, joiden on tarkoitus

mys est vaaratilanteita

Mys yksittisiss kennoissa voi olla mekaaninen ns. Charge Interruption Device (CID), joka katkaisee kennon antaman

virran, mikli paine kasvaa kennossa liian suureksi

18

Akkujen hankinta 2/3

Turvallisuutta voidaan edist hankinnan osalta seuraavasti:

Suosi tunnettuja ja luotettavia brndej niss turvallisuustekijt on otettu yleens hyvin huomioon

Vlt tuotevrennksi akut ja niit kyttvt tuotteet kannattaa hankkia tunnetuilta ja luotettavilta myyjilt

Vlt akkuja, joiden osalta ei ole saatavilla luotettavia tietoja turvallisuustesteist

Turvallisuustesteiss kydn lpi laaja kirjo erilaisia mahdollisia vaaratilanteita. Testien tarkoitus on varmistaa, ett akun riski ajautua lmpkarkaamiseen on hyvksyttvll tasolla.

On olemassa useita eri Li-akkujen sovellusalueille tarkoitettuja akkujen turvallisuuden testistandardeja, joista on hyv olla tietoinen akkuja hankittaessa. Omilla aloillaan standardeja ovat antaneet mm. International Electrotechnical Commission (IEC), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ja Underwriters Laboratories Inc (UL).

Varmista, ett akussa ja/tai sit kyttvss jrjestelmss on BMS eli akun valvontajrjestelm sek kytttarkoitukseen nhden riittv mr muita suojamekanismeja

Hanki akkutyypille sopiva latausjrjestelm

Varmista, ett akun mukana tulee kyttohje tai kyttturvallisuustiedote*, joissa turvallisuustekijit, esim. sallittuja kyttolosuhteita, on kuvattu. Ohjeissa pitisi olla ksiteltyn vastaavia aiheita kuin tss oppaassa.

Lisksi turvallisuutta edistvt:

Akun kytttarkoitukseen nhden riittv mekaaninen kestvyys ja suojaus kolhuja ja trin vastaan

Varauskyvyltn vhisempi mutta turvallisempi akkukemia

Jhdytysjrjestelm hyvin suurissa akuissa tai akkujrjestelmiss

Shkvarastot ja muut vastaavat suuria akustoja sisltvt jrjestelmt

Ko. jrjestelmiin voi liitty esim. erilaisia jhdytys- ja ilmastointijrjestelmi ja turvallisuusautomatiikkaa. Ko. jrjestelmien osalta turvallisuutta voi edist hankkimalla luotettavalta laitetoimittajalta kokonaisuus, jossa turvallisuus on huomioitu, ja noudattamalla kaikkia asennukseen, kyttn ja huoltoon liittyvi ohjeita.

Riittvt etvalvontamahdollisuudet ovat turvallisuuden kannalta olennaisia

19*Engl. Material Safety Data Sheet, MSDS

Akkujen hankinta 3/3

Li-akkujen kytn osalta lataaminen on yleens turvallisuuden kannalta kriittisin vaihe

Osoita Li-akuille kiinte latauspaikka ja merkitse paikka selkesti

Standardi SFS EN 50272-2 (tuleva nimi: (IEC) EN 62485-2:2018) sislt mm. ohjeita lyijy- ja nikkelikadmiumakkujen

lataustiloille. Ko. standardia voi soveltavin osin hydynt mys Li-akuille.

Latauspaikalla Li-akkujen vlittmss lheisyydess, erityisesti ylpuolella, ei saa olla palokuormaa. Akkujen alustan tulisi olla

palamaton tai huonosti syttyv

Muita akkuja ei saa olla liian lhell ladattavaa akkua, jotta lmpkarkaamistilanteessa lmp ei levi muihin akkuihin ja jotta

vioittunutta akkua voidaan jhdytt

Latauspaikalle voidaan harkita ympristn haavoittuvuus huomioiden httapauksia varten kohdepoistoimupuhallinta tai

vastaavaa jrjestely savukaasujen levimisen estmiseksi

Jrjest lataukselle soveltuva valvonta (esim. videovalvonta, lmpkamera tai paloilmaisin). Koska akkujen lmpkarkaamisriski

on lataamisvaiheen lisksi suurentunut joitain tunteja akun lataamisen jlkeen, valvonnan tulee jatkua riittvn kauan mys

lataamisen jlkeen

Latauspaikalla tulee olla riittv soveltuva alkusammutuskalusto

Kyt akkutyypille soveltuvaa laturia

Li-akkuja ei saa ladata pakkasessa, ellei akku ole erikseen tarkoitettu kestmn lataamista pakkasolosuhteissa

Jrjest laturin virransaanti niin, ett laturin jnnite voidaan katkaista httilanteessa latauspaikkaa lhestymtt

Katkaise latausvirta heti kun laturi on lopettanut lataamisen, ellei laturi osallistu akun valvontaan latauksen jlkeen

l kyt vioittunutta laturia lk yrit ladata vioittunutta akkua

Akkutyypist, akkujen koosta ja ympristn haavoittuvuudesta riippuen harkitse soveltuvan suojavarustuksen hankkimista

latauspaikalle niin ett lmpkarkaavaa akkua on turvallista lhesty

20

Akkujen lataaminen

Kyt vain akkua, joka on suunniteltu kestmn aiotun kytttarkoituksen aiheuttama shkinen kuormitus

BMS:n pitisi mys est akun varauksen purkamisen niin matalalle tasolle, ett se vaurioittaa akkua

Kyt akkuja vain sellaisissa olosuhteissa, joita ko. akut on suunniteltu kestmn

Vlt mekaanista rasitusta/kolhuja

l kyt, asenna tai lataa akkua, jonka arvioit vioittuneen: akku on selkesti fyysisesti vaurioitunut,

kolhiintunut tai pullistunut tai se tuottaa tavallisuudesta poikkeavaa hajua. Pullistuminen on merkki kiihtyneest

lmp tuottavasta reaktiosta ja ylipaineesta akun sisll. Kaikissa akuissa pullistumista ei vlttmtt

tapahdu selkesti kotelorakenteesta johtuen.

Est oikosulut luotettavalla tavalla (esim. napasuojat)

Akkujen asennustyss akkujen mr asennuspaikalla suositellaan rajoitettavaksi minimiin (pivtarve)

mink lisksi asennuspaikalla tulee olla riittv alkusammutuskalusto

Kiinteistn pelastussuunnitelmaan tai muihin turvallisuusohjeisiin tulee kirjata suunniteltu toiminta akun

vioittuessa tuotantotiloissa

Lisksi tulisi riskinarvioinnin perusteella harkita soveltuvia henkilkohtaisia suojaimia httilanteisiin (esim.

poistumishengityslaitteet). Toimintaa tulee harjoitella.

21

Akkujen kytt ja asentaminen

Toisin kuin esim. kemikaali- ja polttoainesiliiden sijoittamista, shkvarastojen yms. jrjestelmien

sijoittamista ei tll hetkell suoraan rajoita mikn sntely

Tukes tai pelastustoimi voi edellytt shkvarastolta vaarallisiin kemikaaleihin liittyv ilmoitus- tai lupamenettely riippuen

akuissa olevien syttyvien elektrolyyttikemikaalien mrst. Kytnnss esim. ilmoitusvelvollisuuden tyttyminen

edellytt suuria akkumri (luokkaa 50 tonnia akkuja) (VNA 685/2015)

Em. huomioiden shkvarastojen ja vastaavien jrjestelmien operoijien oma rooli jrjestelmn sijoittamisen

turvallisuudessa korostuu:

Jrjestelmn sijoittamisessa tulisi ottaa tulipalovaara huomioon. Jrjestelmn asentamista sellaiseen tilaan tai sijaintiin,

jossa on korkea palon levimisen riski tai haavoittuvuus, tulisi vltt. Palon ja savukaasujen levimisen riski herkkiin

kohteisiin (esim. asutus) tulisi erityisesti est sijoittelussa.

Kiinteistjen sislle muiden toimintojen yhteyteen sijoitettujen jrjestelmien osalta tulisi turvallisuussuunnittelussa huomioida

mys riittv palo-osastointi

22

Akkujen kytt shkvarastot ja niiden sijoittaminen

Noudata akkuvalmistajan ohjeita silytyslmptilasta ja muista turvallisuusasioista

Li-akuilla tulisi olla niille osoitettu varastotila, jossa ne voidaan varastoida asianmukaisesti ja varmistaa mm.

se, ett niiden lheisyyteen tai plle ei varastoida muita tavaroita

Jos mahdollista, irrota akut laitteista. Tm vhent oikosulun riski ja palokuormaa akkujen lhell.

Suojaa akkujen navat

Sijoittele akut niin, ett ne eivt luovuta lmp toisilleen

Varastoi akut osittain varattuina. Tysi varausaste lis lmpkarkaamisen riski, mikli akkuun kohdistuu

mys jokin muu lmpkarkaamisriski lisv tekij.

Latureissa on usein mahdollisuus ladata akku varastointiin tarkoitettuun varausasteeseen eli vain osittain tyteen.

Mys Li-akun liiallista tyhjentymist itsepurkautumisen kautta tulee vltt, sill liian alhainen varausaste

vaurioittaa akkua ja lis akun lmpkarkaamisriski sitten, kun akku taas ladataan

Akkujen liiallinen tyhjentyminen voidaan est ajoittaisella lataamisella varastoinnin aikana.

Huom: Lataamisen tulisi tapahtua muualla kuin varastossa

Akkuvalmistajalla on tieto sopivasta latausvlist

23

Akkujen silytys ja varastointi , pienet akut & mrt

Sek erilliset ett laitteisiin asennetut akut

Tss annetut ohjeet perustuvat eurooppalaisten vakuutusyhtiiden suosituksiin

Varastoitavien akkujen tulisi olla UN 38.3:n mukaan testattuja (Transportation test for lithium batteries)

Yleiset turvallisuusohjeet:

Valmistajan ohjeiden ja teknisten laitedokumenttien noudattaminen

Napojen suojaaminen kyttmll esim. napasuojuksia

Akkujen suojaaminen mekaaniselta vahingoittumiselta ja korkeilta lmptiloilta

Tiloissa, joissa ei ole automaattista sammutuslaitteistoa vhintn 2,5 metrin suojaetisyys muihin palaviin materiaaleihin

Kaikkien vahingoittuneiden ja viallisten akkujen vlitn poistaminen varasto- ja tuotantoalueilta sek vlivarastointi

turvallisen etisyyden pss tai erillisess palosuojatussa tilassa.

Koska palon syyn on usein vr ksittely eik niinkn tekninen vika, organisatoriset toimet, kuten

tyntekijiden kouluttaminen ja riittvien kyttohjeiden saatavilla olon varmistaminen ovat hyvi keinoja

ehkist vahinkojen synty

Akkuvarastoille suositellaan 90 minuutin palo-osastointia tai 20 metrin suojaetisyytt erillisen rakennuksen

tapauksessa

Tarvittaessa suojaustasoa voidaan parantaa eristmll yksittiset akut tai tuotantoert esim. palosuojatun kontin tai

turvakaapin avulla palo-osastoinnin sisll

Vhimmisvaatimuksena akkujen varastoinnille (ml. kuljetusta tai purkua odottavat akut) pidetn 2,5 metrin

suojaetisyyksi muuhun palokuormaan palo-osaston sisll

Lisksi oltava alkusammutuskalustoa ksill

24

Akkujen silytys ja varastointi, suuret mrt (1/2)

1. Pienet nimelliskapasiteetiltaan alle 100 Wh akut (tietokoneet, multimedia,

pienelektroniikka, pientykalut jne.): Yleiset turvallisuusohjeet (ks. edellinen kalvo),

valmistajan ohjeiden ja turvallisuussertifiointien noudattaminen. Mikli akkuja varastoidaan yli

7 m3 tai 6 Euro-lavaa, noudatetaan kohdan 2 ohjeita

2. Keskisuuret nimelliskapasiteetiltaan yli 100 Wh mutta painoltaan alle 12 kg akut

(Shkpyrt ja -skootterit, suuret puutarhakoneet, erilaiset pienajoneuvot):

Varastoidaan palo-osastoidussa varastossa, palosuojakontissa tai riittvn suojaetisyyden

pss (min 5 m) muusta palokuormasta. Ei sekavarastointia palavien materiaalien kanssa.

Palonilmaisimet, joista hlytys valvomoon tai vastaavaan aina miehitettyyn paikkaan. Mikli

varaston pinta-ala on yli 60 m2 tai varaston korkeus on yli 3 m noudatetaan kohdan 3 ohjeita

3. Suuret yli >100 Wh ja yli >12 kg akut (shkautot, shkverkosta riippumattomat

suurlaitteet): Tapauskohtainen vaaranarviointi, rtlityjen ratkaisujen valinta tilanteen ja

tulosten mukaan. Minimivaatimukset kuten kohdassa 2. Mahdollisia suojauskeinoja useammat

palo-osastoinnit, akkujen varastointi riittvn erilln, sprinklaus.

25

Akkujen silytys ja varastointi, suuret mrt (2/2)

Eriden eurooppalaisten vakuutusyhtiiden varastointiohjeet

Li-akut, kuten akut yleisesti ottaen, ovat tuottajavastuun alaista materiaalia

Akkujen tuottajat eli maahantuojat ja valmistajat ovat velvollisia jrjestmn markkinoille saattamiensa tuotteiden

jtehuollon kustannuksellaan

Tuottajavastuu perustuu jtelakiin (646/2011) ja valtioneuvoston asetukseen paristoista ja akuista (520/2014).

Teollisuusakuiksi luokiteltaville Li-akuille ei ole viel olemassa tuottajayhteis, mist johtuen ko. akkujen tuottajien tulee

itse hoitaa tuottajavastuunsa. Teollisuusparistojen- ja akkujen tuottajat ja kyttjt voivat mys sopia jtehuollon

kustannusten jaosta.

Turvallisuusnkkulmia Li-akkujen kytst poistamiseen

Kytst poistetut Li-akut sisltvt edelleen riskej, mist johtuen niiden varastoinnin turvallisuus pit vastaavalla tavalla

huomioida kuin uusien tai kytss olevien akkujen varastointi.

Kytst poistetuille Li-akuille tulee olla niille tarkoitettu silytys/varastointipaikka, jonka paloturvallisuus on huomioitu

Mys kytst poistettavien akkujen osalta tulee niiden ksittelyss huomioida mahdolliset shkiskuvaarat.

Tarvittaessa tulee knty Li-akkujen jtehuoltoon erikoistuneen yrityksen puoleen. Ko. yrityksilt saa palveluna akkujen

noudon ja asianmukaiseen kierrtykseen toimittamisen lisksi mm. kytst poistettujen akkujen kuljettamiseen ja

silyttmiseen soveltuvia astioita ja ohjeita akkujen asianmukaiseen pakkaamiseen.

26

Li-akkujen kytst poistaminen

Paloturvallisuusasiat tytyy aina ratkaista tapauskohtaisesti

turvallisuussuunnittelussa. Suunnittelussa tulee huomioida mm. riittv

sammutuskapasiteetti.

Tss kappaleessa esitetn varautumiseen ja sammuttamiseen liittyvi nkkohtia,

joita voidaan hydynt suunniteltaessa vaaratilanteisiin varautumista ja reagoimista.

Niss ohjeissa on annettu suosituksia varautumiseen, vikatilanteisiin ja siihen, mitk

keinot soveltuvat Li-akkupalojen sammuttamiseen. Niden nkkohtien lisksi tulee

huomioida omatoiminen varautuminen yleisesti (esim. ensisijaisesti sen

varmistaminen, ett kukaan ei ole vlittmss hengenvaarassa)

27

Varautuminen ja toiminta eriss vaaratilanteissa

1. Ongelmien havaitseminen: Li-akkujen kytt-, lataus-, silytys- ja varastointitiloissa tulisi olla paloilmaisimet ja/tai muuta valvontaa (videoyhteys, lmpkamera) sek mahdollisesti kiertovartiointi

Polttavan kuumaksi kuumentunut akku voi viitata vikatilanteeseen tai etenevn lmpkarkaamiseen

Savukaasujen tulo akusta on selke merkki lmpkarkaamisesta ja edellytt vlittmi toimia

2. Htilmoitus: Suunnittele htilmoituksen tekemisen kynnys huolellisesti ja kouluta se henkilstlle. Suunnittele

toimet erilaisissa akkuvaaratilanteissa ja kouluta ne henkilstlle.

3. Savunpoisto: Varastoihin suositellaan laukaistavia savunpoistoluukkuja tai savunpoistopuhaltimia.

4. Alkusammutus: Runsaalla vedell (pikapaloposti) tai neste- tai vaahtosammuttimella. Jos akussa on korkea

jnnite, sammuttimen tulee olla jnnitteisiin paloihin sopiva. Metallipaloihin tarkoitettu sammutin ei sovellu Li-akuille.

On huomattava, ett sammutin sammuttaa vain liekit, lmpkarkaaminen jatkuu ja palo voi sytty uudestaan. Vesi

jhdytt akkua.

5. Sammutus: Runsaalla vedell (pelastustoimi tai sprinklaus tai korkeapainevesisumutus). Jlkivartiointi on erittin

trke. Suuressa akkuvarastossa tavanomainen kattosprinkleri ei vlttmtt anna riittv suojaa, sill vesi ei

pse viilentmn kaikkia pllekkin varastoituja akkuja. Hyllyjen sprinklaamista voidaan harkita.

6. Vuodonkeruu: Mikli akut voivat vuotaa elektrolyytti, tulisi niiden varastointi- ja ksittelytiloissa olla palon- ja

kemikaalinkestv vuodonkeruujrjestely.

7. Henkilsuojaimet: Elektrolyyttivuodot ja palojen savukaasu ovat terveydelle vaarallisia. Httilanteita varten tulee

olla riskinarvioinnin perusteella henkilkunnalle poistumisen turvaava varustus sek harkinnan mukaan varustus

vuotavan tai palavan akun lhestymiseen (ainakin suojaksineet joissa lmperitys tai tarttumapihdit,

hengityssuojain, kokonaamari tai visiiri)

28

Varautuminen

1. Vahingoittuneiden ja viallisten akkujen ksittely

Poista kaikki vahingoittuneet ja vialliset akut vlittmsti varastoista ja tuotantoalueilta tai myymlst. Vlivarastoi ne

turvallisen etisyyden pss erillisess palosuojatussa tilassa, joka on merkitty selkein vaaramerkein

Kyt siirrossa tarvittaessa henkilsuojaimia

Kun ensitilanne on ohi:

Pura rikkinisiksi todettujen akkujen lataus hallitusti ja silyt niit useita pivi valvotussa tilassa.

Hvit akut asianmukaisesti

Valmistaja antaa lisohjeistusta tarvittaessa

2. Lmpkarkaamisepillyn akun ksittely

Tarkista akun lmptila esimerkiksi lmpkameralla: onko siihen turvallista koskea?

l lhesty akkua ilman hengityssuojausta ja suojavlineit.

Mikli mahdollista, lopeta latauksessa olevan vikaantuneen akun lataus vlittmsti

Onko jnnite akussa sellainen ett on shkiskun mahdollisuus? l siirr akkua jos on.

Jos siirto on mahdollinen, siirr kuumentunut akku paloturvalliseen tilaan (esim. palosuojattu kontti ulkona tai paloturvallinen

silytysastia/vetokaappi sistiloissa). Tila ei saa olla sama kuin vahingoittuneiden ja viallisten akkujen varasto.

Jos siirto ei ole mahdollinen, aloitetaan henkilstn evakuointi pelastussuunnitelman mukaisesti, viilennetn akkua vedell

(huom. shkiskuvaara) (jos mahdollista) ja varaudutaan alkusammutukseen

29

Toiminta eriss vaaratilanteissa 1/2

3. Palon sammuttaminen

Palokaasut ovat myrkyllisi, mik tulee huomioida paloa lhestyttess

Palavasta Li-akusta voi singota palavia kennojen kappaleita

Akkupalon sammuttamiseen suositellaan useissa lhteiss runsasta mr vett, sill vesi jhdytt akkuja tehokkaasti

Sammuttamisessa kyseeseen voi tulla esim. paloposti tai sprinklausjrjestelm. Akkuvarastoissa nopeasti laukeava ja

paljon vett kyttv sprinkleri- tai vesisuihkutuslaitteisto tarjoaa tehokkaan suojan. Korkeapainevesisumutuslaitteisto

on viel tehokkaampi ja voi lisksi ehkist uudelleensyttymist.

Vaahto- tai nestesammuttimella voi mys yritt sammuttaa Li-akkupalon. Sammuttimen tulee olla jnnitteisiin

paloihin sopiva (etenkin, jos akuissa on vaarallisen suuria jnnitteit). Ksisammuttimen kapasiteetti ei riit

suuremman akun lopulliseen sammuttamiseen. Akusta lhtevien palavien heitteiden vaarat tulee huomioida.

Metallipaloihin tarkoitetut sammuttimet eivt ole tarpeen, sill litiumioniakuissa ei ole suuria mri metallista litiumia

Huom. Tukahduttavat sammutusaineet eivt viilenn akkua eivtk nin hidasta tai pysyt varsinaista

lmpkarkaamisreaktiota

Lmpkarkaamisreaktio saattaa edelleen jatkua palon sammuttamisen jlkeen ja sytytt akun hetken kuluttua uudelleen

palamaan. Uudelleen syttymisen riski voi vhent jatkamalla vedell jhdyttmist, vaikka palo on jo sammunut.

Sammutettu akku tulee siirt vikaantuneille akuille osoitettuun paloturvalliseen tilaan tai silin heti kun siirto on

mahdollista. Huom. palanutkin akku voi jd edelleen jnnitteiseksi.

Jlkivartioinnilla voidaan varmistua, ett lmpkarkaamisreaktio ei sytyt akkuja uudestaan

Palon sammuttamisessa on syyt huomioida mys Li-akkujen mahdollinen korkea jnnite ja shkiskuvaara

Ksisammuttimien tulee olla jnnitteenkestoltaan riittvi akkujen jnnitetasoihin nhden

30

Toiminta eriss vaaratilanteissa 2/2

Gaia Group Oy, Bulevardi 6 A, FI-00120 HELSINKI, Finland Tel +358 9686 6620

ADDIS ABABA | BEIJING | BUENOS AIRES | GOTHENBURG | HELSINKI | SAN FRANCISCO | TURKU | ZRICH

Our Clients Make

the World Cleaner

and Safer.

www.gaia.fi