Battery Cell Fire Detection and Suppression System

Abstract

Litiumioniakkujen käyttökohteet ovat laajentuneet nykypäivänä aina työkaluista mobiililaitteisiin sekä sähköajoneuvoihin. Sähköautojen yleistyminen tieliikenteessä onkin moninkertaistanut litiumioniakkujen tuotannon. Vaikka litiumioniakkuja käytetäänkin monissa eri käyttökohteissa, on akkujen turvallisuudessa vielä kehitettävää. Tästä esimerkkinä ovat lukuisat sähköajoneuvojen tulipalot sekä Samsungin vialliset akut Galaxy Note 7 – mallin älypuhelimissa, joita ehdittiin myydä maailmanlaajuisesti 2,5 miljoonaa kappaletta vuonna 2016. Nämä sekä lukuisat muut tapaturmat liittyen akkutulipaloihin ovat malliesimerkki siitä, että litiumioniakkujen käyttöön liittyy selviä turvallisuusriskejä.

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on selvittää, millaisia palonhavaitsemis- ja sammutusjärjestelmäratkaisuja nykymarkkinoilla on tarjolla akkuja käsitteleville tuotantolaitteille. Työn tarkoituksena on myös tutkia, mitä viranomaisvaatimuksia Euroopan unioni asettaa tuotantolaitteille sekä tuotantoympäristölle. Opinnäytetyössä tarkastellaan myös muita nykypäivän sekä tulevaisuuden akkuteknologioita, sekä käsitellään litiumioniakkujen turvallisuusominaisuuksia sekä eri vikaantumistapoja huomioiden akkujen eri kennokoot. Lisäksi opinnäytetyössä tarkastellaan akkujen toimintaa useissa eri konteksteissa, kattaen monipuolisen näkökulman liittyen akkujen käyttökohteisiin sekä riskeihin.

Työn tuloksia voidaan hyödyntää alustan jatkokehitystyössä. Toimeksiantaja voi hyödyntää kehitettyä alustaa muille akkuja käsitteleville tuotantolaitteille. Lopuksi opinnäytetyössä käsitellään soveltuvia ratkaisuehdotuksia akkuja käsittelevälle tuotantolaitteelle.

The applications of lithium-ion batteries have expanded recently, from tools to mobile devices and electric vehicles. The proliferation of electric cars in road transport has multiplied the production of lithium-ion batteries. Although lithium-ion batteries are used in many different applications, there is still room for improvement in battery safety, including numerous electric vehicle fires and Samsung's defective batteries in Galaxy Note 7 smartphones, which sold 2.5 million units worldwide in 2016. These and numerous other accidents related to battery fires show that there are clear safety risks associated with the use of lithium-ion batteries.

The purpose of this thesis is to find out what kind of fire detection and extinguishing system solutions are available in the current market for battery production machineries. The purpose of the thesis is also to study what regulatory requirements the European Union imposes on production equipment and the production environment. The thesis also examines other current and future battery technologies and discusses the safety properties of lithium-ion batteries and different failure modes, taking into account different cell sizes. The thesis also examines the operation of batteries in several different contexts, covering a versatile perspective related to battery applications and risks.

The results of the thesis can be utilized in the further development of the platform. The client can utilize the developed platform for other battery handling production machineries. The results of this thesis can be utilized when thinking about future prospects of battery manufacturing machineries. Finally, the thesis discusses suitable solution proposals for the battery assembly solution.