Risker och konsekvenser med Li-jonbatteribränder i hemmiljö

Abstract

Li-ion batteries are rechargeable batteries with a high energy density. The demand for this kind of products has gradually been rising in Sweden, which has increased the proportion of Li-ion batteries available in people’s homes.

Due to the high energy density of the Li-ion batteries in combination with the toxic gases that can be emitted from them if ignited there is a risk that this kind of batteries might cause very serious hazards. This was analyzed in the report by comparing Li-ion battery fires with other fires, which were not affected by these kinds of batteries, in a home environment.

The conclusion of the report was that the risks varied depending on which Li-ion product or comparative fire that was ignited and its possibility to spread to other flammable materials.

Popular Abstract (Swedish)

Litium-jonbatterier är ett laddningsbart batteri med en hög energitäthet som sedan 90-talet blivit en allt viktigare batteriteknologi allt eftersom den utvecklats och använts i allt från mobiltelefoner och datorer till både bilar och bussar. Efterfrågan på Li-jonbatteri har alltså stegvis ökat och gjort det möjligt att skapa en enorm tillväxt på marknaden och därmed ökat andelen Li-jonbatteri som finns i hemmet. Denna ökning bidrar dock till en eventuellt större risk om Li-jonbatterierna antänds. Litium-jonbatterier är ett batteri som har olika batterikemier för olika användningsområden vilka utvecklats och expanderat under en kort tid då efterfrågan varit hög. Detta har lett till bristande analyser av olika säkerhetsfrågor, vilket resulterat i en del uppmärksammade fall som spontanantändning av hoverboards under användning.

Det finns i dagens läge inga begränsningar eller lagar som reglerar antalet Li-jonbatterier som får förvaras eller lagras i hemmet och inga angivna platser som de måste lagras eller förvaras på heller. Därav kan antalet Li-jonbatterier i form av mobiltelefoner, datorer eller andra komponenter variera mellan hushållen i Sverige. Rapporten syftar till att identifiera och analysera de risker och konsekvenser som kan tänkas uppstå för brand i Li -jonbatterier i hemmet för att sedan jämföra dessa risker med andra bränders risker i hemmiljö som orsakats av icke Li-jonbatterier. Därefter analyserades skillnaderna mellan riskerna av jämförelsebränderna och Li-jonbatteribränderna som kan uppstå i hemmet. Rapporten syftade även till att studera Li-jonbatteriers utveckling över tid och ta hänsyn till tillfälliga risker som kan uppstå. Målet med rapporten var att välja ut representativa Li-jonbatteribränder som tidigare skett i hemmiljö och jämföra dessa med andra bränder i hemmiljö för att studera skillnaden i risker och konsekvenser över tid.

För att uppnå målen delades analysprocessen in i flera moment. Till en början utfördes en litteraturstudie som låg till grund för en förståelse av Li-jonbatteriets uppbyggnad samt för att få en förståelse för tidigare erfarenheter och kunskaper både nationellt och internationellt kring Li-jonbatterier och dess risker. Därefter sammanställdes den kunskap som ansågs relevant för att bilda en riskidentifiering av anledningar kring varför brand i Li-jonbatteri kan uppstå och vad som kan inträffa, dessa summerades till:

- Överladdning
- Djupurladdning
- Kortslutning
- Termisk rusning
- Yttre temperaturpåverkan
- Explosion
- Toxiska gaser

Dessa risker antogs kunna inträffa i olika utrymmen i hemmet eftersom många komponenter med Li-jonbatteri är flyttbara och kan placeras i både vardagsrum, sovrum, kök och garage, oavsett hur hemmet ser ut och vilken storlek det har. Därefter utfördes en undersökning av deras marknadspenetration, för att studera vilka Li-jonprodukter som konsumeras och används i dagens samhälle. Valen av produkter med Li-jonbatterier resulterade i mobil, dator, laddningsbara bilar och hoverboards, där hoverboards valdes som en tillfällig Li-jonbatteriprodukt som kan innebära tillfälliga risker. Resterande Li-jonprodukter som valdes ut placerades i ett rum där produkten ofta används i hemmet. Jämförelsebränderna valdes utefter riskmatriser där scenarierna som ingick baserades på statistik från MSB databas, IDA, som innehåller räddningstjänstens insatsrapporter. Därefter användes de mest sannolika scenariona eller de med en oacceptabelt hög konsekvens. Jämförelsebrändernas resulterade i:

- Spisbrand i kök
- Elfel i kök
- Levande ljus i vardagsrum
- Rökning i soffa
- Läckage i garage

Därefter gjordes en känslighetsanalys, där osäkerheter hos olika parametrar studerades, i @Risk för att undersöka hur de kan ha påverkat våra resultat. Rapporten resulterade sedan i en diskussion kring jämförelsebränderna och Li-jonbatterierna som visade att riskerna varierade beroende på vilken Li-jonprodukt eller jämförelsebrand som antänts samt om det fanns någon i rummet som kunde släcka branden i ett tidigt skede eller inte.

• author: Bjerstedt, Ronja and Hansson Evertsson, Cassandra
• supervisor: Petra Andersson
• organization: Division of Fire Safety Engineering
• course: VBRM10 20221
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Hemmet, hemmiljö, HRR, jämförelsebrand, Li-jonbatteri, Li-jonbatteribrand, termisk rusning, toxiska gaser
• publication/series: LUTVDG/TVBB
• report number: 5675
• other publication id: LUTVDG/TVBB--5675--SE
• language: Swedish
• id: 9100750
• date added to LUP: 2022-10-03 13:11:50
• date last changed: 2022-10-03 13:11:50