Nytt slokkemiddel kapsler inn brannen i litium-ion-batteriet

Fortsatt mangler effektive slokkemetoder til elbiler og solcelleanlegg.

Nytt slokkemiddel kapsler inn brannen i litium-ion-batteriet
Brannfolk senker en BMW i8 plug-in hybrid ned i en container med vann for å kjøle ned en brann i bilens lithium-ion batteri. Foto: Brandweer Middenen West-Brabant

Nylig begynte det å ryke av en BMW i8 plugin-hybrid i et utstillingslokale hos en bilforhandler i Holland. Brannvesenet ble tilkalt, og de satte i gang en kreativ brannslukning ut over det normale.

Ved hjelp av en kran fikk brannfolkene løftet den brennende el-bilen over i en container fylt med vann.

Litium-ion-batterier, slik vi kjenner dem fra alt fra mindre forbrukerelektronikk som smarttelefoner til el-biler og enda større batterianlegg i solceller, er vanskelige – ja, nærmest umulige – å slokke. Det skyldes at man ikke kan kvele brannen ved å fjerne oksygentilførselen med konvensjonelt brannslokkeutstyr.

«Bilen ble senket ned i en container med vann fordi brannslokking på «normal» måte er vanskelig med denne typen biler. Bilen ble holdt i vannet de neste 24 timene», skrev brannvesenet Brannweer Middenen West-Brabant-avdeling i en kommentar.

Når et litium-ion-batteri begynner å brenne på grunn av overoppheting eller en mekanisk skade, hjelper verken brannskum, karbondioksid eller vann særlig mye. Det eneste som kan ha en liten effekt er å kjøle mellom battericellene med store mengder vann, og i tillegg sørge for at omgivelsene ikke blir påvirket av batteribrannen.

Nå har den engelske bedriften Dupré Minerals utviklet og patentert et slokkemiddel til litium-ion-batterier. I første omgang kan middelet slokke branner i mindre litium-batterier. Produktet AVD (Aqueous Vermiculite Dispersioner) er en vannbasert konsentrasjon av vermikulittpartikler.

«Det som skjer, er at vannet kjøler ned brannstedet, mens vermikulitten skaper en kvelende skorpe over den. Det har vist seg å være svært effektivt», sier business development director David Stonier hos Dupré Minerals Ltd i en pressemelding.

En ødelagt Samsung Galaxy Note 7 som skal ha tatt fyr i oktober 2016. Foto: NTB Scanpix/AP/Shawn L. Minter

Tim Andersen er brannsikkerhetsekspert og rådgiver hos MOE. Han har ikke selv hatt slokkemidlet i hendene, men førsteinntrykket hans er at det ser ut til å virke.
– Det ser ut til å fungere som slokkemiddel til mindre forbrukerelektronikk, som smarttelefoner og håndverktøy. Slokkemiddelet gjør at brannen ikke kan utvikle seg, og at man dermed kan isolere brannen fra å spre seg. Men det virker bare på enheter hvor man kan komme forholdsvis nært batteriet, og vil altså ikke umiddelbart fungere til branner i elbiler eller andre større anlegg, for eksempel solceller, hvor batteriet er integrert i et større system, sier Tim Andersen.

Det var akkurat denne typen branner som eiere av Samsungs Galaxy Note 7 opplevde i 2016, da litium-ion-batteriet i smarttelefonene eksploderte på grunn av overoppheting.

Les også

Slipper ut giftgasser

I tillegg til å kunne spre seg til andre biler, hus eller omgivelser, er branner i litium-ion-batterier ikke ufarlige på grunn av de såkalte HF-gassene som slippes ut.

Tim Andersen er seniorspesialist og har master i brannsikkerhet Foto: Rambøll

– Det kan oppstå en såkalt thermal-runaway; en kjemisk prosess som kan oppstå for eksempel hvis batteriet blir overopphetet til omkring 150– 200 grader eller ved fysiske skader. Her kan batteriet reelt brenne uten oksygen, og komme opp i 600 til 700 grader. Da skilles det blant annet ut såkalte HF-gasser som er svært skadelige, selv i små mengder, forteller Andersen.

Mineralet vermikulitt er det virksomme stoffet i produktet AVD (Aqueous Vermiculite Dispersion). Det har tidligere blitt benyttet som isolasjonsmateriale i skorsteiner og som flammebeskyttende belegg på stoff og tekstiler. Göteborg-baserte GPBM Nordic har de nordiske rettighetene til AVD. Det har blitt utviklet to spesialtilpassede slokkere, som i mai vil bli markedsført under varemerket Housegard i Danmark, Sverige, Norge og Finland.

– At tradisjonelle brannslukningsmetoder ikke fungerer, skyldes at de ikke har tilstrekkelig kjølende egenskaper ved denne typen branner. Det kreves dels at celleveggene nedkjøles slik at overføringen av varme til nærliggende celler stanses. Dette medfører at den såkalte termiske ustabiliteten hindres i de nærliggende cellene. Samtidig må oksygentilførselen kveles. Og det er akkurat det som AVD gjør, sier prosjektleder Melker Lang hos GPBM Nordic.

Det flammebeskyttende belegget sprøytes ut som en tåke, og vermikulittpartiklene fester seg til det brennende materialet og dekker det med et keramisk skall, som igjen avkjøler ilden.

Metoden kan brukes som en tradisjonell brannslokker eller gjennom et stasjonært sprinklersystem.

Les også

Uvitenhet om farlige overopphetede batterier

Melker Lang opplever at det er stor uvitenhet rundt branner i litium-ion-batterier – hvordan de oppstår og hva man skal gjøre for å beskytte seg. Tidligere har det vært utfordringer med branner i såkalte hoverboards som er elektriske skateboards.

Her kan én av årsakene være overopplading, altså at batteripakken lades opp altfor mye. En annen utløsende faktor kan være at litium-ion-batteriene utsettes for varme på over 200 grader, for eksempel i nærheten av en varmekilde. Den tredje er direkte fysisk påvirkning, for eksempel hvis en iPad eller mobiltelefon blir ødelagt.

– Ved denne typen skader kan en katode og en anode komme i direkte kontakt med hverandre og skape en intern kortslutning, noe som kan resultere i en termisk ustabilitet. I tillegg har vi branner i elektroniske produkter, sier Melker Lang. Han fremhever at hele kjeden med batteriinnsamling er et risikoområde for branner.

– Det har allerede forekommet en rekke branner. Det finnes tusenvis av innsamlingspunkter rundt omkring i Danmark, deriblant flere kommunale. Dessuten mange private, for eksempel i boligbyggelag. Det finnes en risiko gjennom hele kjeden: Fra innsamling, transport, oppbevaring, sorteringsanlegg til gjenbruk og fragmentering, konstaterer han.

Les også

Mangler klare regler for slukning av litium-ion-batterier

Litium-ion-batterier blir i dag brukt i mange forskjellige applikasjoner, og blir av mange betraktet som en sentral teknologi til fremtidens lagringsform – en vurdering som deles av store bedrifter som Tesla og Siemens. Problemet er likevel at man må holde fullstendig styr på for eksempel temperatur, ladning, utladning, automatisk frakopling ved feil og misbruk for å unngå brann i et litium-ion-batteri.

– Når en litium-ion-battericelle først har gått over til thermal runaway, kan ikke den kjemiske prosessen stoppes. Samtidig er det ikke bare risiko for de vanlige følgene av en brann, men også for at batteriene utvikler giftige damper, såkalte HF-gasser – som man ikke umiddelbart kan se eller lukte. De dampene kan være dødelige selv ved kort tids eksponering. Det er en spesiell risiko for eksempel for folk som har batterianlegget i vaskerommet, og hvor soverommet ligger rett ved vaskerommet, sier Tim Andersen..

Derfor etterlyser han nye og klarere retningslinjer for hvordan både private, bedrifter og beredskapstjenester kan bli flinkere til å forhindre branner og håndtere dem korrekt hvis de oppstår.

– Mens vi har faste prosedyrer for blyakkumulatorer, mangler det informasjon om hvordan man best unngår branner i litium-ion-batterier og håndterer brannene, sier Tim Andersen.

Hvor stort problemet med litium-ion-batteri-branner er, er vanskelig å anslå, siden mange av de små brannene sannsynligvis aldri blir meldt til brannvesenet.

«Man skal ikke rope ild og brann og skape panikk rundt disse batteriene, men vi må også ha respekt for at de fungerer annerledes enn tidligere batteri-produkter,» sier Tim Andersen.

Denne artikkelen ble først publisert på Ing.dk (ekstern lenke, åpner i eget vindu).

Les også