Yangın ve Güvenlik Dergisi 221. Sayı (Mart 2021)

Yangın ve Güvenlik / Mart 2021 37 yanginguvenlik.com.tr Pil Güvenliği Endüstride Önemli ve Haklı Bir Endişe Kaynağıdır Güney Kore'de 2019 yıl sonu itibarıyla çıkan 29 lityum iyon yangını nedeniyle Güney Kore hükumeti yeni depolama projeleri için bir moratoryum yayınlayarak beş ay süren ve 29 yangının 23'ünü kapsayan bir kök neden soruşturması başlattı. Soruşturmada, yangınlara en çok neden olan soru- nun yetersiz pil entegrasyonu olduğu belirlendi. Yetersiz entegrasyon örnekleri arasında DC toprak arızası korumasının bulunmaması, zayıf nem kontrolü, su girişi, kurulum sırasında modül hasarı ve hatalı kontrol sistemleri yer almaktadır. Güney Kore yangınlarıyla ilişkili en etkili pil katot kim- yası lityum nikel manganez kobalt oksittir (NMC). Lityum nikel kobalt alüminyum oksit (NCA) ve lityum demir fosfat (LFP) da dahil olmak üzere alternatif katot kimyasalları piyasada satılmaktadır. İlk hükumet raporu pil kimyasına veya kusurlarına temel neden olarak işaret etmese de, bunun yangınların meydana geldiği tesisatlarda yaşanan yaygın bir sorun olduğu kesindir. LFP'nin dünya genelinde kobalt bazlı kimyasallardan daha az tesisatı bulunmasına rağmen, iyi bir güvenlik sicili bulunmaktadır. Bununla birlikte, LFP, kobalt bazlı kimyasallara göre çok daha düşük bir enerji yoğunluğuna sahip olup, bu da onu mekanın rağbet gördüğü uygulamalarda daha az uygun hale getirmektedir. Kobalt kimyasının dezavantajlarından biri de bizzat kobaltın kendisidir. Kobalt pahalıdır ve pilin hammadde mali- yetini artırır. Dünya kobalt arzının yaklaşık %60'ı, madencilik sektöründe çocuk işçiliği içeren insan hakları ihlalleri geçmişi bulunan Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde (DRC) çıkarıl- maktadır. Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde çıkarılan top- lam kobaltın küçük bir yüzdesi çocuk işçiliği ile ilişkili olsa da, kobalt fiyatlandırmasını artırabilecek ve üreticileri pillerdeki kobalt içeriğini azaltmaya yönlendirebilecek ihtilafsız kobalt tedarikine giderek daha fazla odaklanılmaktadır. Ne yazık ki, pil hücresi üreticileri, azalan kobalt içeriğinin doğal kararsız- lığa ve termal sızıntı gibi müteakip güvenlik sorunlarına yol açtığı gerçeğiyle mücadele etmelidir. Termal Sızıntı Lityum-iyon pil yangınları tipik olarak pil hücresine yöne- lik üretim kusurlarından ya da pilin bir şekilde amaç dışı kullanımından kaynaklanan bir süreç olan termal kaçakların sonucudur.Genel itibariyle, pilin üç tip amaç dışı kullanımı söz konusudur: elektrik (örneğin aşırı yüklenme), mekanik (örneğin pil modülünü delme veya düşürme) veya termal (örneğin, bir pili sıcaklık aralığının ötesinde ısıtma). Bir pil hücresi amaç dışı kullanıldığında ve termal olarak sızdırmaya başladığında, ürettiği ısı bitişiğindeki pil hücrelerine termal olarak zarar verir ve bu süreç hızla kontrolden çıkar. Bu süreç genellikle orijinal amaç dışı kullanım noktasının yakınında bulunan pillerde tam kayıpla sonuçlanır. Konvansiyonel Söndürme Etkisizdir En tipik olarak, pil saklama kapları temiz bir madde veya aerosol tipi yangın önleme sistemi ile donatılmıştır. Bunların termal sızıntı sürecini kontrol etmede oldukça etkisiz olduk- ları gösterilmiştir. Termal sızıntı ekzotermik bir süreç olduğundan, süreci durdurmak için ilgili pil hücrelerinin termal sızıntı sıcaklığının altında soğutulması gerekir. Aksi takdirde, sızıntı bitişik hüc- relere yayılmaya devam edecektir. Ne yazık ki, gaz halindeki yangın söndürme maddelerinin kayda değer bir soğutma etkisi olduğu kanıtlanmamıştır. Ayrıca tipik olarak harekete geçmek üzere hem ısı hem de dumana ihtiyaç duyarlar ve ısı sensörünü tetiklemek için yeterli ısı üretilmeden önce birden fazla pil hücresinin termal sızıntıya maruz kalması muhtemel- dir. Bu noktada, pil hücrelerini soğutma kapasitesi olmadan, süreci etkili bir şekilde durdurmak için çok geç kalınmıştır. Geleneksel su bazlı söndürme sistemleri de sorun teşkil etmektedir. Bu sistemler tipik olarak sprinkler boruları ve rafların üzerine yönlendirilmiş başlıklar ile tasarlanmıştır. Bu da sprinkler sisteminin etkinleştirildikten sonra sadece her raftaki en üst modüle ulaşmada etkili olduğu anlamına gelir. Termal sızıntı olayları modülün bir veya daha fazla tarafından (ve mutlaka üstten değil) alevlerin yayılmasına neden olabile- ceğinden, sprinkler başlığının yerleştirilmesi kritik önem taşır. Su bazlı sistemler, modülü termal olayın meydana geldiği kesin konumda soğutmalıdır ve etkili olması için modülün alt tarafına da püskürtme yapılmasını gerektirebilir. Çıkış Gazı Algılaması En İyi Alternatif Olabilir Bir lityum-iyon pil hücresi hasar gördüğünde, genellikle elektrolit buharlaşması ve daha sonra hücre ambalajının