Litiumioniakuissa piilee turvallisuusongelma

Leaf akku
Tykkää 17 Ei tykkää 9
Kommentit

0

TEKNIIKKA | 7.12.2011
Tapio Ketonen Tapio Ketonen

USA:ssa on huolestuttu Chevrolet Voltin litiumioniakuissa törmäystestien jälkeen syttyneistä tulipaloista. Edustajainhuoneen valvonnan ja hallinnonuudistuksen alakomitea järjestää tammikuussa kuulemisen asiasta. Akkujen aiheuttamat tulipalot eivät kuitenkaan ole uusi asia.

Edustajainhuoneen alakomitean kuulemistilaisuuden tarkoituksena on selvittää, ovatko liittovaltion hallintoviranomaiset, heidän joukossaan NHTSA:n eli liikenneturvallisuushallinnon  viranomaiset tarkoituksellisesti salanneet tietoa Voltin tulipalosta mahdollisesti poliittisista syistä.

"Olemme huolestuneita, koska viimeaikaiset raportit osoittavat, että tärkeää tietoa on jätetty kertomatta komiteallemme kuulemisessa vain joitakin viikkoja sitten", sanoi alikomitean puheenjohtaja, Ohion valtiota edustava republikaanien Jim Jordan.

"Kysymyksessä on vakava tilanne, johon komiteamme aikoo tutustua tarkemmin", Jordan sanoi antamassaan lausunnossa.

Kuulemisessa selvitetään, onko hallituksen painostus sähköautojen edistämiseksi osana uusia polttoainetalousvaatimuksia vaikuttanut NHTSA:n vaikenemiseen tulipalosta.

Törmäystesti tehtiin 12. toukokuuta, ja auton akusto syttyi tuleen kolme viikkoa myöhemmin. NHTSA kertoi tulipalosta vasta marraskuun 11. päivänä ja kertoi jatkavansa tutkimuksia.

Kolmessa pelkille akustoille tehdyssä törmäystestissä yksi akusto alkoi kipinöidä ja savuta muutaman tunnin kuluttua testin jälkeen, ja toinen syttyi tuleen.

GM ostaa autot takaisin?

Chevrolet Volt on käynyt nihkeästi kaupaksi, autoja on myyty vasta noin 6000 kappaletta. Niinpä GM on kertonut harkitsevansa autojen ostamista takaisin turvallisuudesta huolestuneilta Voltin ostajilta. Se on myös tarjoutunut antamaan Volt-autoilijoille sijaisauton turvallisuustutkimusten ajaksi.

GM sai merkittävää sivustatukea USA:n liikenneministeri Ray LaHoodilta, joka kertoi lehdistölle, että Volt on turvallinen. Hän myös kiisti, että hallitus tai virkamiehet olisivat salanneet tietoa Voltin tulipalosta suojellakseen autonvalmistajaa.

GM on suunnittelemassa akuston rakenteeseen muutoksia. Automotive News -lehden mukaan kyseiset muutokset aluston rakenteeseen käsittävät akustoon laminoitavan uuden piirirakenteen, akuston koteloinnin vahvistamisen sekä jäähdytysjärjestelmän toiminnan varmistamisen myös törmäystilanteissa.

Muutostöistä arvioidaan koituvan noin tuhannen dollarin suuruiset kustannukset autoa kohti, mikäli viranomaiset katsovat nyt kaavaillut muutokset riittäviksi.

Litiumakut ongelmallisia

Kannettavissa tietokoneissa käytetään nykyisin lähes pelkästään litiumioniakkuja. Muutamia vuosia sitten suuret valmistajat Apple ja Dell vetivät markkinoilta miljoonia Sonyn valmistamia akkuja niiden rakenteissa havaittujen turvallisuusongelmien takia. Tuon jälkeen ongelmista e ole raportoitu. Satunnaisia palotapauksia on sattunut myös matkapuhelimille, mutta puhelinten suuren määrän huomioiden ne ovat olleet todella harvinaisia.

Litiumioniakku on kätevä kannettavissa laitteissa, koska sen sisältämä energiamäärä on painoon nähden suuri. Ongelmana on, että jos tämä energiamäärä alkaa jostakin syystä purkautua akun sisällä, lämpötila lähtee nousemaan.

Tietokoneakuissa havaittiin, että akkujen levyissä olleet mikroskooppisen pienet vieraat metallihiukkaset saivat aikaan oikosulun. Näitä epäpuhtauksia pyritään valmistusprosessissa välttämään, mutta tämä ei monimutkaisessa valmistusprosessissa aivan sataprosenttisesti onnistu.

Jos oikosulku on pieni, seurauksena on ainoastaan akun tavallista nopeampi itsestään purkautuminen. Jos samassa pisteessa kuitenkin sattuu olemaan enemmän metalllihiukkasia, oikosulkuvirta kasvaa suuremmaksi. Tämä johtaa lämpötilan nousuun.

Tietokoneakuissa käytetyt kobolttikatodit muuttuvat noin 150 asteen lämpötilassa termisesti epävakaiksi, ja tästä voi seurata hallitsematon lämmön nousu (Thermal Runaway), joka nosta lämpötilaa edelleen.

Litium on alkalimetalli, joka reagoi erittäin hanakasti muiden aineiden kanssa. Sen itsesyttymislämpötila on 179 °C. Veden kanssa reagoidessaan se muodostaa litiumhydroksidia ja vetyä.

Kannettavien tietokoneiden litiumioniakkujen aiheuttamat tulipalot ehtivät aiheuttaa useita vaaratilanteita lentoliikenteessä, kuten Aerosafety World -lehden artikkelissa maaliskuulta 2008 kerrotaan:

http://flightsafety.org/asw/mar08/asw_mar08_p42-47.pdf

Autokäytössä jäähdytys oleellista

Sähkö- ja hybridiautoissa litiumioniakkujen lämpötilan hallintaan on kiinnitetty erityistä huomiota. Akuston lämpötila pyritään pitämään vakaana, noin 20-35 asteessa. Tähän käytetään nestejäähdytystä sekä autoakin jäähdyttävää ilmastointia.

E-cell akku
Mercedes-Benz E-Cellin akkupaketti.
Mercedes-Benz E-Cellin akkupaketti on varustettu tehokkaalla lämpötilan säätöjärjestelmällä. Käytössä syntyvä lämpö johdetaan nesteen avulla pois, ja tarvittaessa jäähdytystä tehostetaan ilmastoinnilla.

Chevrolet Voltin syttyminen tuleen viikkoja törmäystestin jälkeen lienee aiheutunut paitsi akun rakenteeseen tulleesta vauriosta myös siitä, että akuston jäähdytysjärjestelmä oli vaurioitunut  testissä.

GM onkin antanut ohjeet siitä, että törmäykseen joutuneen Voltin akusto pitäisi ensiksi kytkeä irti sähköjärjestelmästä, ja sen varaus tulisi purkaa mahdollisimman pian. Tätä varten GM on kouluttanut asiantuntijoita, jotka käyvät purkamassa onnettomuuteen joutuneen auton akun mahdollisimman pian.

Tapahtumasarja voi aiheuttaa viivästystä sähköautojen yleistymiselle, koska akkujen turvallisuus joutuu nyt uuteen harkintaan. Litiumioniakkujen turvallisuusriskit on kyllä tunnettu, mutta niistä on autopiireissä oltu kovin vaitonaisia.

Ongelma tuli esiin Chevrolet Voltin kohdalla, mutta se koskee muitakin sähköautoja, joissa käytetään litiumioniakkuja. Niitä käytetään myös monissa hybridiautoissa. Auto, myös sähkökäyttöinen, voi koska tahansa joutua onnettomuuteen, ja tulipalon vaara on aina olemassa. Kyllähän bensiinikin voi syttyä, mutta säiliön rakenteella ja sijoituksella tätä vaaraa on saatu merkittävästi vähennettyä.

Amerikkalaisen Automotive News -lehden pääkirjoituksessa joulukuun 5. päivänä vaadittiin, että autojen tyyppihyväksyntäprosessissa niissä käytettävän uuden teknologian turvallisuus pitää testata sen edellyttämällä tavalla. Litiumioniakut, vetyä käyttävät polttokennot ja kaasu tarvitsevat kaikki omat testauksensa. Lehti vaati, että uuteen tekniikkaan liittyvät haasteet pitää ratkaista ennen kuin se tuodaan suuren yleisön käyttöön.

Englanninkielisiä linkkejä litiumioniakkujen ongelmiin:

http://e2af.com/review/091111.shtml

http://batteryuniversity.com/partone-5B.htm

http://gigaom.com/cleantech/explosion-lithium-battery-safety-still-a-problem/

http://www.buchmann.ca/article28-page1.asp

http://www.wired.com/wired/archive/14.11/battery.html?pg=1&topic=battery&topic_set=

http://www.theinquirer.net/inquirer/news/1042700/dell-laptop-explodes-japanese-conference

http://www.fire.tc.faa.gov/2007Conference/files/Cabin_and_Hidden_Area_Protection/WedPM/WilkeningLithiumBatteries/WilkeningLithiumBatteryPres.pdf

Tykkää 17 Ei tykkää 9

Kommentit

0 kommenttia
Tämän kentän sisältö pidetään yksityisenä eikä sitä näytetä julkisesti.
Hae auton tiedot

Hae auton tiedot

esim. Honda Civic

Osta testiraportti

Osta testiraportti

Uutiskirje

Uutiskirje

Tilaa Tuulilasin ilmainen uutiskirje.

RSS-syötteet

RSS-syötteet

Tilaa uutissyöte Tuulilasin aihealueesta.

Kerro mielipiteesi

Kerro mielipiteesi

Milloin uusien henkilöautojen keskimääräinen CO2-päästö alittaa tason 130 g/km ensimmäisen kerran Suomessa?:

Tuulilasi Facebookissa

Uusimmat vaihtoautot Autotalli.comissa

Autotalli.com