Page 211 - Çevre Şehir ve İklim Dergisi - Sayı 3

Orhan Topal

LTO gibi lityum tabanlı batarya konseptleri için kullanılan batarya soğutma
sistem arızaları, benzer şekilde termal risklere yol açabilmektedir. Kullanılan
sıvı (glikol/su karışımı) soğutmalı sistemlerin hatlarda meydana gelebilecek
sızıntılar, kompresör vb. soğutma sistem donanımlarına dair arızalar, yeterli
ve etkin soğutma yapılmamasına, dolayısı sistemler de termal hataya sebep
olabilemktedir.
Yüksek sıcaklıklarda, lityum tabanlı batarya hücrelerinin içindeki basınç
artabilir, yanıcı gazlar açığa çıkabilir ve hücreler tutuşabilir. Yaşanan olası bir
termal kaçak durumu, bataryada yer alan enerjinin tamamının kontrollü bir
şekilde elektrik enerjisi olarak değil, kontrolsüz bir şekilde termal enerji olarak
açığa çıkmasına neden olmaktadır. Böyle bir durumda, söz konusu bir lityum
bataryada açığa çıkan termal enerji, elektriksel olarak depolanan enerjiden 7 ila
11 kat daha fazla olabilmektedir. Ortaya çıkan ısı, yaşanan kimyasal reaksiyonu
hızlandırarak, bataryanın aşırı ısınmasına neden olurken, ekzotermik reaksiyon
sonucu oksijen üretimi nedeni ile de çıkabilecek olası bir yangının kontrol
edilmesi zorlaşmaktadır. Geleneksel yangın söndürme yöntemleri kullanılarak
yapılacak bir müdahale ile olumlu sonuç alınması mümkün değildir (Spotnitz
ve Franklin, 2003). Yaşanan termal kaçak durumlarında hızla çok yüksek sıcaklık
değerlerine ulaşılmakta ve kimyasal olarak lityum bileşenin tutuşmasına neden
olmaktadır. Normal koşullarda lityum tabanlı bataryaların hava geçirmez,
sızdırmaz yapılarına rağmen, meydana gelen mekanik hasar veya olası harici
yangın durumlarında, termal strese maruz kalması nedeni ile aşındırıcı toksik
maddelerin ve beraberinde yanıcı bileşenlerin (toz, gaz veya sıvı) açığa
çıkmasına neden olabilir.
Yüksek gerilim tahrik bataryalarında kullanılan lityum bileşeni oldukça reaktiftir
2
ve hızlı oto katalitik reaksiyonlara eğilimlidir. Bunun ile birlikte lityum, nispeten
düşük bir erime noktasına (181 °C) sahiptir. Bir batarya hücresi içindeki erimiş
lityum, kontrol edilemeyen durumlara neden olur. Elektrikli ve hibrit araçlarla
yaşanacak olası kaza sonrasında ortaya çıkan yangın durumlarında, 200 °C
‘nin üzerindeki sıcaklıklar, batarya hücrelerindeki elektrolitlerin erimesine,
sonrasında da batarya hücrelerinde birtakım farklı reaksiyonların gelişmesine
neden olabilmektedir (Spotnitz and Franklin, 2003). Bu reaksiyonlar termal kaçak
sürecini tetiklemektedir. Diğer taraftan ortaya çıkan sıcaklık artışı, parlamalara ve
kıvılcım atımlarına neden olmaktadır. Yüksek gerilim tahrik bataryalarına yakın
konumda yer alan havalandırma ünitelerinden gelen taze hava, yanıcı bileşen
(O ) içermesi, tutuşma için yeterli kaynak sunması ile de patlama yaşanması
2
muhtemel durumlara yol açmaktadır (Larsson vd., 2018). Yaşanan sıcaklık değişimi
ve beraberinden meydana gelen reaksiyonlar, bataryanın hücre tipi ve bataryanın
sağlık durumu gibi birçok etmene bağlıdır (Zhang vd., 2018; Geisbauer vd., 2020).

2 Bir kimyasal tepkimede ortaya çıkan ürünün, tepkime hızını artırması

196 Çevre, Şehir ve İklim Dergisi