Säkerhetsaspekter vid laddning av elfordon innehållandelitium-jonackumulatorer: beskrivning av risker samt en studie av kontrolleranderegelverk

Sammanfattning: Fortum har i samarbete med Stockholms stad presenterat en gemensam vision för att göra Stockholm till en av världens främsta miljöbilsstäder till 2030. Ett viktigt led i detta mål är introduktionen av nya elfordon innehållande litium–jontekniken på den svenska bilmarknaden. Då det befintliga regelverket angående laddning av ackumulatorer i fordon inte nämner den nya tekniken har frågeställningen kring luckor i lagstiftningen lyfts fram av Fortum. Det övergripande syftet med studien har varit att undersöka risker och regelverk kring laddning av elbilar innehållande litium–jonackumulatorer. Tanken är att studien skall kunna vara till hjälp vid ett framtida beslut kring fastställande av ett svenskt regelverk.Litium är en alkalimetall som har en mycket hög standard–elektrodpotentialsamt en stor laddningskapacitet vilket gör det till en attraktiv beståndsdeli batterier. Ett batteri är, oberoende av storlek och användningsområde,uppbyggt av ett antal större eller mindre celler. Dessa kan vara avcylindrisk eller prismatisk form. De primära beståndsdelarna i en cell utgörs av katod, anod och elektrolyt. Det finns ett flertal olika kemiskacellförlopp och material baserade på litium där sammansättningen påverkarbatteriets energidensitet och risker. Det krävs en viss balansgång för attuppnå en säker kemisk sammansättning med maximal energidensitet utan attriskerna blir för stora.Risker som har identifierats under laddning är laddtemperatur, kortslutningoch överladdning. De består i sin tur av ett antal komplicerade processer som i vissa fall kan leda till en termisk rusning. Termisk rusning definieras här som en okontrollerad och irreversibel ökning av den interna celltemperaturen. Konsekvensen av en termisk rusning kan i värsta fall vara att batteripacket eller en/flera celler exploderar eller börjar brinna. För att undvika detta krävs att batteripacket/cellen kan avge den ackumulerade värmen så att inte kritiska temperaturer kan uppstå. För att öka säkerheten finns därför ett antal skyddsanordningar så som kylsystem och kontrollsystem vilka kan justera batteriets temperatur till lämpliga nivåer. Ett exempel som nämns är batteriet i Tesla Roadster vilket innehar ett flertal olika skyddsmekanismer på både cell- och systemnivå.Då det befintliga svenska regelverket inte nämner litium–jonackumulatorerhar möjligheten för att det existerar ett utländskt regelverk undersökts dådet skulle kunna vara till hjälp vid fastställande av ett svenskt regelverk.Ett flertal utländska myndigheter och organisationer har därför kontaktats.Standardiseringsorgan i form av IEC och ISO håller även på att utarbeta olika teststandarder för att kunna bedöma säkerhet och prestanda hoslitium–jonackumulatorer. Detta kan vara värdefullt vid beslut kring ettframtida svenskt regelverk för att till fullo förstå de risker som kan knytas till litium-jonackumulatorer.Slutsatserna som studien presenterar är bland annat att kravet i denbefintliga lagstiftningen angående ventilation inte anses vara nödvändig förlitium-jonackumulatorer då dessa inte producerar gaser under normalladdningsfas. Det konstateras vidare att batterierna innehållerskyddsmekanismer på både cell- och systemnivå för att säkerställa en säkerladdningsprocedur och därmed förhindra att en termisk rusning uppstår.