Ajoneuvojen li-ion-akkujen palotutkimus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsitellään litiumioniakkujen polttokokeita, joita Metropolia Ammattikorkeakoulu suoritti yhteistyössä Pelastusopiston ja Työterveyslaitoksen kanssa keväällä 2016. Tavoitteena oli tutkia nykyaikaisten ajoneuvokäyttöön tarkoitettujen litiumioniakkujen käyttäytymistä ajoneuvo-onnettomuudessa pelastushenkilökunnan näkökulmasta.

Kokeet oli jaettu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa tutkittiin akustoista purettujen yksittäisten akkukennojen syttymistä ulkoisen lämmönlähteen vaikutuksesta sekä niiden aiheuttamien savukaasujen pitoisuuksia. Kokeessa tutkittiin myös sammutusaineiden vaikutusta savukaasuihin.

Kokeen toisessa osassa tutkittiin suurempien akkupakettien kokoluokaltaan n. 25 kg palokäyttäytymistä ja sammuttamista.

Työssä on selvitetty nykyaikaisten litiumioniakkujen rakenteita, ominaisuuksia sekä niitä koskevaa lainsäädäntöä ajoneuvokäytössä. Työssä on myös tarkasteltu muiden tekemiä polttokokeita ja niiden tuloksia ja verrattu Metropolian suorittamiin kokeisiin.

Lopputuloksena kokeilla saatiin selvitettyä litiumakkujen palokäyttäytymistä ja niistä mahdollisesti aiheutuvia riskejä onnettomuustilanteessa. Kokeista koostettiin videomateriaalia, joka havainnollistaa akkujen palokäyttäytymistä. Lisäksi Työterveyslaitos laati selvityksen palokaasujen koostumuksesta ja niistä aiheutuvista haitoista sekä sammutusaineiden vaikutuksesta savukaasuihin.

This thesis focuses on combustion tests for lithium-ion batteries, which Metropolia University of Applied Sciences carried out in co-operation with the Rescue Institute and the Finn- ish Institute of Occupational Health in spring 2016. The aim was to investigate the behavior of modern vehicle lithium-ion batteries in a vehicle accident from the perspective of rescue personnel.

The trials were divided into two parts. In the first part, the ignition of an individual battery cell that had been dismantled from the EV battery packs by the effect of an external heat source and the concentrations of the combustion gases produced by them. The experiment also investigated the effect of extinguishing agents on combustion gases.

In the second part of the experiment, the size of the larger battery pack was investigated with about 25 kg of fire behavior and extinguishing.

The structure, features and legislation related to modern lithium-ion batteries have been studied in the use of electric vehicles. The thesis also discusses other combustion tests and their results and compares them with Metropolia's experiments.

As a result of the experiments the fire behavior of lithium batteries and possible risks in the event of an accident were found out. The experiments consisted of video material that illustrates the fire behavior of the batteries. In addition, the Finnish Institute of Occupational Health prepared a report on the composition and the resulting disadvantages of fire gases and the impact of extinguishing agents on combustion gases.