Litiumioniakkupalot osa 1: Miksi litiumioniakku syttyy palamaan?
Blogi > Miksi litiumioniakku syttyy palamaan?
1.6.2021
Kaksiosaisessa blogisarjassamme käsittelemme litiumioniakkupaloja aina syttymissyistä ja palon ehkäisystä sammuttamiseen. Ensimmäisessä osassa käsittelemme litiumioniakun syttymiseen johtavia syitä sekä paloriskin minimoimista. Blogisarjan toisessa osassa keskitymme palon sammuttamiseen ja sammutinvaihtoehtoihin sekä siihen, kuinka litiumioniakun syttyessä tulee toimia.
Litiumioniakkujen käyttö yleistyy nopeasti, sillä niissä yhdistyvät keveys sekä pieneen tilaan mahtuva suuri energiateho. Litiumioniakkuja käytetään erityisen paljon matkapuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, sillä laitteista halutaan kehittää yhä kevyempiä ja tehokkaampia. Litiumioniakkuja käytetään myös sähköautoissa, -pyörissä ja -potkulaudoissa sekä erilaisissa teollisuuskoneissa.
Mistä litiumioniakku koostuu?
Litiumioniakulla viitataan akkutyyppiin, jossa litiumioni liikkuu akun positiivisen elektrodin eli anodin ja negatiivisen elektrodin eli katodin välillä. Kun akkua ladataan, litiumioni liikkuu katodista anodiin, ja kun akku tyhjenee, ioni liikkuu anodista katodiin. Litiumioniakun kemiallinen koostumus vaihtelee.
Anodi, katodi ja elektrolyytti suljetaan tiiviiseen pakkaukseen, joka pitää elektrolyytin sen sisällä ja hapen ja kosteuden sen ulkopuolella. Pakkaus voi olla foliosta ja polymeeristä valmistettu pussi, joita käytetään esimerkiksi älypuhelinten akuissa, tai paremman mekaanisen suojan antava terässylinteri, joita käytetään esimerkiksi sähköautojen akuissa.
Litiumioniakku sekoitetaan joskus litiumparistoon, joita käytetään mm. kelloissa. Litiumparisto ei ole litiumioniakun tapaan uudelleenladattava.
Litiumioniakun syttymiseen johtavia syitä
Ehjä litiumioniakku on turvallinen, mutta akun vaurioitumisen seurauksena se voi syttyä palamaan. Akun tai laitteen putoaminen tai kolhiintuminen, tärinä, laitteeseen kohdistuvat lämpötilanvaihtelut, ylikuormitus, akun ylilataaminen tai lataaminen kylmänä, epäsopiva säilytys tai akun syväpurkautuminen voivat vioittaa akkua siten, että se on vaarassa syttyä palamaan.
Harvemmin syttymiseen johtava syy on akun sisäinen, kuten valmistusprosessin aikana akkuun jääneet epäpuhtaudet, akun vanheneminen tai epätasapaino akkukennojen välillä.
Lämpökarkaaminen on yleisin syttymissyy
Suurin litiumioniakkujen palovaaraa aiheuttava ominaisuus on lämpökarkaaminen. Se johtuu akun vaurioitumisen seurauksena akun kennossa tapahtuvan oikosulun aiheuttamasta lämpötilan noususta. Käytännössä lämpökarkaamisessa on siis kyse siitä, että akun lämpötila nousee, jolloin palovaara kasvaa. Yli 80 asteen lämpötilassa litiumioniakun elektrolyytti voi alkaa kiehua.
Useimmissa akuissa on sisäänrakennettuina lämpötilanvalvonta sekä lataus- ja purkamisvirtojen valvonta. Lisäksi niissä on mekaanisia suojauksia, kuten purkausventtiilejä, jäähdytysmekanismeja ja itsestään korjautuvia eristemateriaaleja. Suojausmekanismit auttavat hallitsemaan palovaaraa johonkin pisteeseen asti, mutta eivät aina kompensoi lämpökarkaamista kokonaan.
Millainen litiumioniakkupalo on?
Litiumioniakku syttyy usein räjähdysmäisesti ja palaa erittäin kuumana. Palamisen aikana syntyy palavia kaasuja, joista voi aiheutua soihtupaloja kaasujen purkautuessa. Litiumioniakun palamiskaasut ovat myrkyllisiä, joten niiden hengittämistä tulee välttää. Kemikaalivuodon todennäköisyys paloissa on pieni, kuten myös sähköiskun vaara, lukuun ottamatta suuria akkuja (sähkövarastot).
Kuinka minimoida paloriski?
Suosi laadukkaita akkuja, halvin ei useinkaan ole paras eikä varsinkaan turvallisin. Älä lataa akkua ilman valvontaa, etenkään kylmässä. Käytä laitteeseen sopivaa laturia, mielellään saman valmistajan laturia. Älä päästä akkua tyhjenemään kokonaan tai pidä sitä laturissa pidempään kuin on tarpeen. Puhelimen lataaminen yöllä ilman valvontaa ei ole suositeltavaa, koska jos akku ylilatautuu tai syttyy palamaan jostakin muusta syystä, saatat herätä tilanteeseen vasta kun on jo liian myöhäistä.
Käsittele litiumakkua varoen ja vältä sen kolhimista, pudottamista tai vioittamista muulla tavoin. Älä taivuttele akkua tai altista sitä suurille lämpötilanvaihteluille tai suoralle auringonpaisteelle.
Jos akku vaurioituu, se ei useinkaan syty palamaan heti, vaan palo voi ilmetä vasta muutaman viikonkin kuluttua vaurioitumisesta.
Seuraavassa osassa käsittelemme litiumpalon sammuttamista, erilaisia sammutinvaihtoehtoja ja sitä, kuinka tulee toimia, kun litiumioniakku syttyy palamaan. Siirry toiseen osaan tästä.
