FM Global DS 7-112: Lityum-İyon Batarya Üretimi ve Depolamasında Yangın Koruması

Lityum-iyon hücre üretimi ve depolaması iki farklı tehlikeyi bir araya getirir: üretimde yanıcı sıvılar, fırınlar ve çözücü geri kazanımı; bitmiş hücrede ise depolanmış kimyasal enerji ve termal kaçak. FM Global DS 7-112 Lithium-Ion Battery Manufacturing and Storage (Ekim 2024, ara revizyon Nisan 2025) bu iki tarafı birlikte ele alır. Bu yazı veri sayfasının saha açısından önemli maddelerini özetliyor.

Kapsam (§1.0)

• Kapsanan: sıvı elektrolitli lityum-iyon hücre, modül ve bataryaların üretimi, montajı, testi, son işlemleri (formation, aging) ve depolanması; bu bataryaları içeren son ürünlerin montajı ve depolanması.
• Kapsam dışı: enerji depolama sistemleri (DS 5-33), yedek güç (battery backup) üniteleri (DS 5-32), şarj veya deşarj hâlinde kullanılan ürünler ve elektrikli araçlar, hücre geri dönüşümü, ikinci kullanım tesisleri ve lityum metal piller.
• Bazı kimyalar termal kaçağa daha az yatkın olsa da hepsi yanıcı sıvı elektrolit içerdiği için veri sayfası korumayı hücre kimyasına göre ayırmaz (§1.1, §3.2).

Tehlikeler (§1.1)

• Termal kaçak (§1.1.1): İç hücre kusuru, mekanik veya darbe hasarı, dış ısınma, aşırı gerilimle şarj ya da batarya yönetim sisteminin (BMS) arızası iç kısa devreye yol açabilir. Hücrede yüksek sıcaklık ve yanıcı gaz birikir; sıcak gaz komşu hücrelere yönelirse kaçak hücreden hücreye yayılır.
• Kötüye kullanım (§1.1.2): Elektriksel (hatalı şarj/deşarj), termal (yüksek sıcaklık) ve mekanik (darbe) olmak üzere üç tür.
• Yangın (§1.1.3): Modül veya paket içindeki bir hücrede başlayan yanma, şarjlı hücrelerin tamamı tükenene kadar sürebilir; bugüne kadar hiçbir test, kapalı modülde aktif yangın korumasının bunu durdurabildiğini göstermemiştir. Sprinkler yapıyı, yanıcıları ve komşu modülleri soğutarak yayılmayı sınırlar.
• Yeniden alevlenme (§1.1.4): Tek bir hücre yeniden tutuşmaz; termal kaçak başladıysa hücre tükenene kadar yanar. Ancak modül ve paketler, içlerindeki bazı hücrelerin gecikmeli tutuşmasıyla yeniden alevlenebilir. Yangından etkilenen bataryalar yeterince soğutulmalı ve güvenli bir yere taşınmalıdır.
• Patlama (§1.1.5): Tutuşmayan sıcak gazlar kapalı modül, ekipman, dolap veya odada birikip deflagrasyona ve patlamaya yol açabilir.
• Çalışma aralığı (Ek C.3): Hücre genellikle 0–100 °C ve 2–4 V aralığında çalışır; 100 °C üzerinde SEI tabakası bozulur, 200 °C üzerinde katot aktif malzemesi parçalanır. Elektrolitin bozunması yanıcı hidrokarbon gazları, katodun bozunması oksijen açığa çıkarır (Ek C.3.5).

Yapı ve Ayırma (§2.2)

• Dış ve iç yapı ile ekipman muhafazalarında yanmaz veya FM onaylı Class 1 yapı malzemesi (§2.2.1).
• Üretim, formation/aging ve depo alanları arasında en az 1 saat dayanımlı yanmaz yangın duvarı (§2.2.2); bu duvarlarda normalde kapalı ya da otomatik kapanan FM onaylı yangın kapısı (§2.2.3).
• Çok sayıda bitmiş hücre bulunan alanlar ve temiz odalar, ısıl olmayan hasarı (duman, korozyon) sınırlamak için yanmaz duvarlarla bölünür (§2.2.2.1).
• Şarj ve deşarj içeren kalite testleri havalandırmalı davlumbaz veya kabinlerde yapılır (§2.2.6).

Havalandırma ve Gaz Algılama (§2.3)

• Şarj yapılan test kabinleri ve davlumbazlar için geri dolaşımsız, yalnız temiz havadan beslenen özel mekanik egzoz; en az 0,3 m³/dk/m² (1 cfm/ft²) (§2.3.2.1).
• Gaz algılandığında ya da hidrokarbon gazlarında alt patlama sınırının (LEL) %25’inde devreye giren, normal debinin %150’si kadar acil havalandırma (§2.3.2.1.4).
• Bu kabinlerin içinde, mesai dışı testleri de izleyen FM onaylı gaz salınımı (off-gas) algılaması ve alarm (§2.3.1.2).
• Üretim alanlarında iklimlendirme besleme ve dönüş fanları, yangın koruma sistemi devreye girince durur (§2.3.2.2.1).
• Yanıcı buhar veya gaz bulunabilecek alanlarda tehlikeli (sınıflandırılmış) alanlara uygun elektrik ekipmanı, topraklama ve eş potansiyel bağlantı (§2.9).

Üretim Alanlarının Korunması (§2.4.1)

• Elektrot, hücre, modül ve batarya üretim ve montaj alanları: DS 3-26’ya göre en az HC-3 tasarımlı otomatik sprinkler (§2.4.1.1.1). Gizli boşluklar da korunuyorsa FM onaylı HC-3 su sisi sistemi kullanılabilir (§2.4.1.1.3).
• Yanıcı malzemeden yapılmış kapalı ekipmanların (fırın, davlumbaz, test kabini) içinde ve elektrolit dolumu, hücre şarj/deşarjı gibi yüksek tehlikeli proseslerin yapıldığı muhafazalarda ek sprinkler veya su sisi (§2.4.1.2.1).
• Proses adımlarının diğer tehlikeleri için Tablo 2.1.3’teki veri sayfaları kullanılır: kurutma fırınları DS 6-9, yanıcı sıvı prosesleri DS 7-32, portatif kaplarda yanıcı sıvı depolama DS 7-29, çözücü geri kazanımı DS 7-2, yanıcı tozlar DS 7-76, endüstriyel egzoz DS 7-78, ısı transfer akışkanları DS 7-99 (§2.5).
• NMP, sudaki hacimce oranı %85’in üzerindeyse Group 3, %85 ve altındaysa Group 5 suyla karışabilen sıvı olarak ele alınır (§2.1.4).

Formation ve Aging Alanları (§2.4.2)

Hücrelerin ilk kez şarj ve deşarj edildiği bu alanlarda termal kaçak olayları normalden sık beklenir. Raf düzenlerinde raf içi sprinkler ile yatay ve dikey bariyerler kullanılır; seviyeler arası en fazla 1,8 m; tek bariyer seviyesinde en uzak 6, iki ve daha fazla seviyede en uzak 8 sprinklerin her birinden en az 227 L/dk, 1900 L/dk hortum payı ve 2 saatlik su kaynağı istenir. Ayrıntılar formation alanı yazısında.

Depolama (§2.4.3–§2.4.7)

• Ara depolama (§2.4.3.1): Metal veya karton kutuda, en fazla 20 m² alan, en fazla 1,8 m yükseklik, alanlar arasında en az 3,0 m koridor ve şarj durumu (SOC) en fazla %60 ise ara depolama sayılır.
• Plastik kaplarda (§2.4.3.2): Aynı sınırlar sağlanırsa Tablo 2.4.3.2’ye göre alçak yığın kartonsuz genleşmemiş plastik (UUP) gibi korunur. Ara depolamada 1900 L/dk hortum payı ve 1 saatlik su kaynağı (§2.4.3.4–§2.4.3.5).
• Son ürün içindeki bataryalar (§2.4.4): SOC en fazla %60 ise ürün, batarya tehlikesi hariç kendi emtia sınıfıyla DS 8-9’a göre korunur; SOC %60’ı aşarsa tavan ve raf içi sprinkler birlikte gerekir.
• Yeni veya yenilenmiş hücre, modül ve bataryalar (§2.4.5): SOC en fazla %60, tavan en fazla 13,5 m (45 ft) ve depolama en fazla 4,5 m (15 ft) ise ambalaja göre CUP, CEP, UUP veya UEP olarak DS 8-9 tablolarıyla ve yalnız hızlı tepkili sprinklerle korunur (Tablo 2.4.5.1-1 ve 2.4.5.1-2). Bu sınırlar aşılırsa raflarda yatay bariyerli raf içi sprinkler gerekir; seviyeler arası en fazla 3,7 m (§2.4.5.5–§2.4.5.6).
• Lityum-iyon depolama ile diğer yanıcılar arasında en az 3,0 m boşluk; yığın ve paletli depolamada bitişik blok genişliği en fazla 4,6 m, aralarında en az 3,0 m koridor (§2.4.5.3–§2.4.5.4).
• Raf içi sprinklerli tasarımlarda 1900 L/dk hortum payı, en az 1 saatlik su kaynağı; raf içi sistem tavan sistemiyle hidrolik olarak dengelenmez (§2.4.5.8).
• Hasarlı, iade veya spesifikasyon dışı hücreler (§2.4.6): Bina dışında ya da ayrılmış bir odada tutulur. Dışarıda en fazla iki palet yüksekliği, yığın başına en fazla 83,6 m² ve yığınlar arasında 3,0 m; odada tek palet yüksekliği ve zemin/paletli depolamada oda alanı üzerinde 12 mm/dk (0,3 gpm/ft²). 1900 L/dk hortum payı, 2 saat.
• ASRS (§2.4.7): SOC en fazla %30 olan son ürünler DS 8-34’e göre yalnız ıslak sistemle; %30–60 arası FM onaylı alev yaymayan ya da çelik kaplarda, yalnız yatay yüklemeli ASRS’de, tavan ve raf içi sprinklerle korunur. SOC %60’ı aşan ürünler ASRS’de depolanmaz.

İşletme ve Acil Durum (§2.3.1, §2.7, §2.8)

• Hasarlı veya spesifikasyon dışı hücrelerin elleçlenmesi ve formation, aging ile bitmiş hücre depolarındaki termal kaçak olaylarına müdahale için yazılı prosedür (§2.3.1.3–§2.3.1.4).
• Yerel itfaiyeyle birlikte hazırlanan olay öncesi ve acil durum planı: erişim yolları, uzun süreli yangın için su kaynağı, duman tahliyesi, hasarlı hücrelerin taşınacağı bina dışı alan ve uzun süren yanma için nihai söndürme planı (§2.8.1).
• Yeniden alevlenme riskini, hasarlı hücrelerin çıkarılmasını ve bertarafını ele alan olay sonrası kurtarma planı; hasar görmüş olabilecek tüm hücreler alandan çıkarılana kadar yangın nöbeti (§2.8.2–§2.8.3).
• Yanıcı sıvılar ve depolanmış enerjinin tehlikelerini kapsayan personel eğitimi (§2.7).

Hızlı Kontrol Listesi

• Üretim, formation/aging ve depo arasında en az 1 saatlik yanmaz yangın duvarı
• Üretim ve montaj alanlarında en az HC-3 (DS 3-26)
• Şarj yapılan test kabinlerinde özel egzoz, acil havalandırma ve gaz salınımı algılaması
• Formation ve aging raflarında bariyerli raf içi sprinkler, 2 saatlik su kaynağı
• Depolamada SOC, ambalaj, tavan ve depolama yüksekliğine göre DS 8-9 eşlemesi
• Hasarlı hücreler için bina dışı veya ayrılmış oda
• Termal kaçak müdahale prosedürü, acil durum ve olay sonrası planlar

MEP Calc — 110+ Mühendislik Hesap Modülü

Sprinkler, yangın pompası ve FM-200 gazlı söndürme dahil 21 yangın hesabının yanı sıra ısıtma, soğutma, HVAC, sıhhi tesisat, buhar ve doğalgaz için 110+ modül sunan MEP Calc iOS uygulamasını App Store'dan indirebilirsiniz. Tüm mekanik tesisat hesaplarınız tek uygulamada.

MEP Calc'i App Store'dan indir

Sık Sorulan Sorular

Lityum-iyon batarya yangını neden zor kontrol edilir?

DS 7-112 §1.1.3’e göre modül veya paket içinde başlayan yanma, şarjlı hücrelerin tamamı tükenene kadar sürebilir ve bugüne kadar hiçbir test, kapalı modülde aktif yangın korumasının bunu durdurabildiğini göstermemiştir. Bu nedenle sprinklerin amacı yangının çevredeki yapıya, ekipmana ve içeriğe yayılmasını sınırlamaktır (§2.4.1).

Lityum-iyon depolamada belirli bir sprinkler yoğunluğu veya ESFR şart mı?

DS 7-112 kendi yoğunluk tablosunu vermez. SOC en fazla %60, tavan en fazla 13,5 m ve depolama en fazla 4,5 m ise ambalaja göre CUP, CEP, UUP veya UEP kabul edilip DS 8-9 tablolarıyla, yalnız hızlı tepkili sprinklerle korunur (§2.4.5.1). Bu sınırlar aşılırsa raflarda yatay bariyerli raf içi sprinkler gerekir (§2.4.5.5–§2.4.5.6).

Şarj durumu (SOC) neden bu kadar önemli?

DS 7-112 §3.4.3’e göre SOC’si %30’un altındaki hücreleri termal kaçağa sokmak çok zordur; %60’ın üzerindeki şarj ise genellikle hemen kullanım içindir ve SOC arttıkça batarya yangında daha reaktif olur. Bu yüzden depolama kuralları %60’a, ASRS kuralları %30 ve %60 sınırlarına bağlanmıştır.

Batarya enerji depolama sistemleri (BESS) de DS 7-112 kapsamında mı?

Hayır. DS 7-112 §1.0, enerji depolama sistemlerini kapsam dışı bırakır ve DS 5-33’e yönlendirir; yedek güç üniteleri için DS 5-32 geçerlidir.

Yangından etkilenen bataryalar için ne yapılmalı?

DS 7-112 §1.1.4’e göre bataryalar yeterince soğutulmalı ve güvenli bir yere taşınmalıdır. §2.8 yeniden alevlenmeyi ele alan bir olay sonrası kurtarma planı ve hasar görmüş olabilecek tüm hücreler alandan çıkarılana kadar yangın nöbeti ister; veri sayfası belirli bir bekleme süresi vermez.