Maailma pyörii yhä enemmän litiumioniakuilla (LIB), ja olemme kiistatta matkalla kohti sähköistettyä tulevaisuutta, johon kuuluvat sähköajoneuvot, elektroniikka ja jopa energian varastointijärjestelmät. Lisääntynyt akkujen käyttö on tuonut mukanaan sekä mahdollisuuksia että riskejä. Kaiken ytimessä on akkujen turvallisuus, jota varten tutkimme ketjureaktioita ja myrkyllisiä kaasupäästöjä sekä tarjoamme kaasuanalyysiratkaisumme ongelmien varhaiseen havaitsemiseen.
Litiumioniakkujen terminen karkaaminen
Termisessa karkaamisessa tai lämpökarkaamisessa (thermal runway) litiumioniakun sisälle kerääntyy suuria määriä lämpöä aiheuttaen aggressiivisen lämpötilannousun, mikä lopulta aiheuttaa akun syttymisen tai jopa räjähtämisen.
Lämpökarkaaminen on kuin toimintaelokuvan ovela roisto, mutta sankarimme kaasuanalysaattorit paljastavat sen juonet. Nämä laitteet ovat akkumaailman etsiviä, jotka auttavat meitä välttämään tuhoisat tulipalot ja myrkkykaasut, joita lämpökarkaamisen seurauksena syntyy. Tämä edellyttää tietenkin erilaisten kaasujen mittaamista lämpökarkauslähteen läheisyydessä. Eri olosuhteissa vapautuu erilaisia kaasuja, joten lämmitettävät monikaasuanalysaattorit, kuten GT6000 Mobilis, ovat välttämättömiä tarkkoja mittauksia ja tunnistusta varten. Tutkittavia kaasuja ovat hiilimonoksidi, karbonaatit, hapot, kuten fluorivety, ja erilaiset haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC).
Toinen tyypillinen tutkimuskohde on akuista vapautuvat kaasut. Vapautuneitten kaasujen havaitseminen on elintärkeää turvallisuuden kannalta, koska se voi olla merkki tulevasta lämpökarkaamisesta. Kaasuja, kuten fluorivetyä (HF) ja karbonaatteja, käytetään ilmaisimina usein 1 ppm:n kynnysarvolla.
Litiumioniakkujen väärinkäyttö ja ihmisten turvallisuus
Lämpökarkaaminen ja akkupalot eivät ole huolenaihe vain akkujen valmistajille, vaan myös rohkeille pelastajille ja pahaa aavistamattomille sähköajoneuvojen matkustajille. Onneksi GT5000 Terra kaasuanalysaattori mittaa kaasuja altistumiskohdassa silloin, kun tilanteet muuttuvat hankaliksi ja kun pitoisuudet sekä lämpötilat ovat alhaisemmat.
Sähköajoneuvojen ja akkuturvallisuuden tyyppihyväksyntä
Matkustajaturvallisuuden osalta Euroopassa noudatetaan tyyppihyväksyntään sidottuja määräyksiä, kuten ECE-R100-asetusta, joka edellyttää turvallisia matkustamo-olosuhteita lämpökarkausreaktion aikana. Pienempien kaasupitoisuuksien (esim. HF, HCl, CO ja VOC-yhdisteet) seuranta alhaisemmissa lämpötiloissa tekee GT5000 Terran FTIR-teknologiasta erittäin sopivan tähän sovellukseen.
Akkujen kierrätys ja valmistus
LIB-laitteiden kierrätystä ohjaavat määräykset kierrätettyjen materiaalien käytöstä uusissa akkukennoissa, mikä on kuin roskien muuttamista rahaksi, ja sehän ei ole pikkuasia. Tämä vähentää riippuvuutta ensiömateriaalien saatavuudesta ja tuo käyttöön merkityksellisiä uusiosovelluksia käytöstä poistetuille akuille. Kaasuanalyysi on ratkaisevan tärkeää murskauksen ja liuottimien talteenoton kaltaisissa prosesseissa. Korkeiden pitoisuuksien mittaamiseen sopivalla GT6000 Mobilis-järjestelmällä voidaan mitata ja tunnistaa vapautuvat kaasut.
Kierrätyksessä ei ole kyse pelkästään ympäristöstä, vaan myös työntekijöiden hyvinvoinnista. GT5000 Terra on kehitetty varmistamaan, että työntekijöille ei koidu pienintäkään haittaa. Tätä varten laite mittaa liuottimia ja yhdisteitä ilmasta.
Litiumioniakkujen säilytysturvallisuus
BESS (Battery Energy Storage Systems) -järjestelmät ovat elintärkeitä tuuli- tai aurinkoenergian kaltaisen uusiutuvan energian varastoinnissa. BESS-järjestelmien turvallisuus on varmistettava, koska ne koostuvat monista eri akkuyksiköistä. Esimerkiksi Yhdistyneen kuningaskunnan NFPA 855 -asetuksessa vaaditaan varhaista ja jatkuvaa kaasujen havaitsemista niiden kertymisen välttämiseksi. Tämä onnistuu mahdollisten poistokaasujen jatkuvalla seurannalla tuuletusjärjestelmissä. Tätä varten jatkuvatoiminen CEMS II e -päästömittausjärjestelmä on ylivertainen, koska sillä voidaan mitata ja tunnistaa keskeytyksettä jopa 50 kaasua, myös fluorivetyä.
Akkuihin liittyvien kaasujen havaitseminen on tärkeää myös logistiikassa ja varastoinnissa, joissa kannettava GT6000 Mobilis on sopivampi ratkaisu mahdollisesti vaarallisten kaasujen mittaamiseen.
Haluatko tietää lisää edellä mainituista sovelluksista ja siitä, miten kaasuanalyysista voi olla apua kussakin niistä? Suosittelemme lukemaan seuraavan englanninkielisen artikkelin: Gas Analysis – the Cornerstone of Battery Safety Testing
Monikaasuanalysaattoreiden edut akkuturvallisuuden kannalta
Monikaasuanalysaattorit ovat monella tavalla hyödyllisiä. FTIR-teknologian ansiosta kaikki tärkeät kaasut voidaan mitata samanaikaisesti, mikä säästää valtavasti aikaa. Tulokset tulevat välittömästi, ja näin saadaan täydellinen tilannekuva. Koska hidasta ja kallista erillistä näytteenottoa ja näytteiden käsittelyä ei tarvita, mittaukset sujuvat paljon entistä nopeammin. Näin voidaan tehdä aiempaa kattavampia ilmanlaatututkimuksia, koska näytteitä voidaan kerätä ja mitata paljon enemmän.
GT5000 Terra- ja GT6000 Mobilis -kaasuanalysaattorit ovat ihanteellinen ratkaisu erilaisiin akkuturvallisuuteen liittyviin sovelluksiin. Sokerina pohjalla on, että näitä kannettavia ja monipuolisia laitteita voidaan käyttää laitoksen muissa ilmanlaatuun ja teollisuushygieniaan liittyvissä tehtävissä tai tutkimus- ja kehitystarkoituksissa.
Ratkaisut eri käyttötarkoituksiin
GT6000 Mobilis – lämmitettävä analysaattori
- Lämpökarkaustutkimus
- Vapautuneet kaasut
- Akkupalot (tutkimus)
- Akkujen kierrätys (murskaus ja liuottimien talteenotto)
- Kaasujen tunnistus logistiikassa ja varastoinnissa
GT5000 Terra – kaasuanalysaattori eri ympäristöihin
- Sähköajoneuvojen tyyppihyväksynnät
- Akkupalot ja työturvallisuus (pelastustoimi)
- Akkujen kierrätys (työturvallisuus, työhygienia)
- BESS (Battery Energy Storage Systems) -järjestelmät
