Elfordon och litiumjonbatterier

1. "Elbilar brinner oftare än andra bilar"
   NEJ, andelen elbilsbränder är det en lägre än andelen bränder i bilar som drivs med fossila bränslen. Läs mer i PM om bränder i elfordon
   
   
2. "Jetlågor från elbilsbränder gör att elden sprider sig snabbare"
   NJA, det stämmer att jetlågor är typiska för batteribränder och att de kan göra att material i närheten fattar eld. Men även bilar med annat bränsle har egenskaper som kan leda till snabb brandspridning, exempelvis genom bensinläckage.
3. "Batteribränder är i princip omöjliga att släcka"
   NJA, det är visserligen svårt att släcka en brand inne i ett litiumjonbatteri genom att spruta vatten på utsidan eller sänka ner batteriet i vatten. Men det går om man först tar hål på batteriet med verktyg avsedda för det, så att man får in vatten inuti det.
   Samtidigt startar de flesta elbilsbränder inte inne i batteriet, så en snabb släckning av fordonet kan ofta förhindra att själva batteriet fattar eld.
4. "Du kan få ström i dig när du släcker en elbil med vatten"
   Det är mycket osannolikt och med rätt rutiner kan risken undvikas.
5. "Vätefluorid från elbilsbränder är mycket giftigt"
   JA, det stämmer, men alla brandgaser är giftiga oavsett vilket fordon som brinner och röken innehåller vätefluorid. Försök hålla dig utanför rökplymen, och var noga med att använda skyddsutrustning.
6. "Överladdning av ett litiumjonbatteri kan orsaka termisk rusning"
   JA, det stämmer i princip. Men litiumjonbatterier i elbilar har säkerhetssystem som ska förhindra att cellerna överladdas.

Vätgas är en kritisk brännbar gas som bildas vid rykande termisk rusning. Av den gas som bildas kan hela 30 till 50 procent vara vätgas.

För att den ska antändas behövs inte mer än 4 procent vätgas i utrymmet, och den kan antändas ändå upp till en koncentration på 74 procent.

Vätgas kräver dessutom endast lite energi för att antändas, i form av en mindre gnista eller värme som skapas vid den termiska rusningen.

Den elektriska kortslutningen omvandlas till värme på ett okontrollerat sätt, så kallad termisk rusning. Då ökar temperaturen snabbt i battericellen.

Vid något stadie under den termiska rusningen blir det en intern kortslutning i battericellen. Detta omvandlar den elektriska energin till värme. Värmen sönderdelar vätskan i batteriet till större mängd brandfarliga gaser och frigör samtidigt syre. Syret gör att det kan fortsätta brinna inne i batteriet även om branden inte har tillgång till syre från luften.

Kombinationen av värme och brännbar gas är förstås mycket brandfarlig.

Det går att bromsa värmeutvecklingen i en cell om den inte har gått för långt. Då gäller det att kyla battericellen för att få ner temperaturen inuti den. På det viset kan en termisk rusning undvikas.

Om det redan börjat komma rök eller eld ur cellen går det inte att stoppa rusningen i själva cellen, utan då gäller det att hindra att den sprids till fler celler.

Du blir normalt inte en del av en slutande krets genom att spruta vatten på en brinnande elbil. Sannolikheten är mycket låg eftersom det är ett friflytande system, och ingen jord inblandad.

Flera olyckliga faktorer skulle behöva samverka för att du skulle bli en del av en sluten krets via vattnet. Till exempel måste vattenstrålen vara i kontakt med en av batteriets pooler för att bli elektriskt ledande. Och du måste vara i kontakt med den andra polen, samtidigt som du får i dig el från släckvattnet.

Du kan bara bli en del av en sluten krets om du kommer i kontakt med båda polerna samtidigt. Det skulle möjligen kunna ske genom direktkontakt med ”fel” kablar, eller indirekt genom verktyg eller annat ledande material som är i kontakt med polerna.

Du kan inte få i dig ström genom att bara vara i kontakt med den ena polen, plus eller minus.

För att elen ska kunna bli farlig för dig vid en insats krävs två saker samtidigt:

• att spänningen är över en viss nivå, vanligen runt 50 volt
• att du blir en del av en sluten krets.

Hög spänning, men låg risk

Ett litiumjonbatteri i en elbil har hundratals volt, alltså en farligt hög spänning. Risken är däremot liten att du blir en del av en sluten krets. Batteriet är nämligen inte jordat, det är med andra ord inte förbundet med bilens kaross. Detta kallas att batteriet är friflytande. 

Vanliga fordonsbatterier för exempelvis lampor (12, 24 eller i lastbilar 48 Volt) är jordade mot karossen. Karossen kan alltså bli strömförande, men inte på en farlig nivå eftersom spänningen är under 50 volt.

Flammornas storlek, hastighet och brinntid kan påverkas av flera saker, exempelvis batteriets laddningsgrad liksom battericellernas form och paketering. Annat som påverkar är exempelvis batterikemin i cellen, cellernas storlek, öppningsareor från batteripack och mycket annat.

Genom att observera flammorna kan du anta att kommande flammor kan ha ungefär samma utseende. Var samtidigt uppmärksam på att det kan komma flammor ur nya öppningar.

Ja, ju högre laddningsgrad ett batteri har desto högre intensitet blir det på branden. Vid hög laddningsgrad är det mer energi jämfört med låg laddningsgrad. 

Ett batteris laddning påverkar både intensiteten av brandförloppet och hur mycket brandfarliga gaser som kan bildas.

Om du känner till laddningsgraden kan du bättre bedöma riskerna och förstå förloppet.

Laddbara litiumjonbatterier blir allt vanligare i samhället. De finns till exempel i elsparkcyklar, telefoner, datorer, handhållna verktyg och maskiner, bilar och energilager i byggnader.

Litiumjonbatterier brinner och exploderar inte särskilt ofta. Men när de väl gör det så kan det få stora konsekvenser. Det finns alltså goda skäl att ha koll och vara vaksam. Samtidigt finns en hel del myter och oro, inte minst vad gäller elbilar.

Mycket fokus har riktats mot de giftiga gaser som bildas vid termisk rusning i litiumjonbatterier, särskilt vätefluorid. Men nya undersökningar ger en mer nyanserad bild. Har du larmställ och andningsapparat på är gasen jämförbar med vanlig brandrök, alltså mindre farlig att utsättas för än man tidigare trott. Nyare undersökningar visar:

• Larmstället är så tätt att det inte släpper igenom särskilt mycket av gasen.
• Vi tar inte upp så mycket vätefluorid genom huden och andningsvägarna som man tidigare trott.
• De giftiga gaser som bildas vid batteribränder är inte en risk ur arbetsmiljöperspektiv om man arbetar enligt modellen ”Friska brandmän”.

När brandgaser exploderar i slutna utrymmen inomhus finns en stor risk för personskador. Byggnadsdelar som glasrutor, dörrar och lättväggar kan kastas iväg med stor kraft. Det finns även risk för brännskador.

Det är fortfarande inte känt exakt vilka koncentrationer av den brännbara gasblandningen som krävs för att en antändning ska leda till en explosion.

När det gäller bränder i alla fordon så visar försök att vätefluorid kan bildas dels från brand i litiumjonbatterier, dels från andra delar och materialet i bilar, exempelvis plast eller AC-vätska.

Det är med andra ord ingenting specifikt för just elbilar eller litiumjonbatterier. Alla brandgaser är farliga.

Kolmonoxid bildas innan det syns eld eller rök, och fortsätter bildas efter att branden är släckt. Därför är det lämpligt att mäta halten kolmonoxid, som ett led i att bestämma skyddsnivån.

Tänk på att farliga gaser bildas oavsett om det brinner eller bara ryker.

När det kommer ett larm kan det ibland vara svårt att få reda på om litiumjonbatterier är inblandade i händelsen. Det klarnar ofta först ute på plats. Då kan ni också upptäcka att ni har användning för verktyg eller andra resurser som ni inte själva förfogar över. Ett exempel kan vara verktyg som är avsedda för att ta hål på elbilars batteripack.

Det är bra om räddningstjänsten har förberedda planer eller rutiner för att få tag i extra resurser, som kanske finns tillgängliga regionalt.

När en eller fler battericeller brunnit kan det finnas kvar elektrisk energi trots att cellerna ser utbrunna ut. Den energin kan omvandlas till värme om det uppstår kortslutningar, vilket kan värma upp batterirester och oskadade celler så att det börjar ryka eller till och med brinna igen.

En annan orsak till fördröjd antändning kan vara att det finns restvärmekvar i battericellernas omgivning som värmer upp cellerna och drar igång förloppet igen.

Om battericellerna är paketerade i moduler och pack kan det blossa upp igen med jämna intervall. Det är svårt att veta hur länge det kan pågå.

Normalt är alltså bilbatteriet inte i kontakt med bilens yttre. Men vad händer om bilen är kraftigt deformerad efter exempelvis en krock? Då finns en risk att en batteripol kommit i kontakt med ledande material och bilens kaross.

Trots detta kan du vidröra karossen till exempel för att evakuera personer ur bilen utan att bli en del av en sluten krets. För att bli det krävs ju kontakt med båda polerna samtidigt.

Ett ovanligt exempel på när det kan bli farligt är om du skulle vidröra en trasig orange högvoltskabel samtidigt som du rör vid karossen när den blivit strömförande. Alla oranga kablar är högvoltskablar och ska normalt inte röras.

Orange högvoltskablar blir frånkopplade vid krock (crash disconnect, fungerar på liknande sätt som bältessträckare och de flesta airbags).

Orsakerna till att ett litiumjonbatteri hamnar i termisk rusning är:

• elektrisk påverkan – exempelvis återkommande djupurladdning eller överladdning
• mekanisk, yttre påverkan – exempelvis en krock 
• värmeexponering utifrån – exempelvis på grund av brand. För att enbart värme ska sätta igång termisk rusning i cellen krävs en temperatur på 150–250 grader (beroende på battericellens kemiska sammansättning).
• värmeexponering under lång tid
• Laddning i minusgrader styrs av BMS. Laddning sker inte om BMS känner av att det finns risker för skada på batteriet.

Säkerheten i elbilar och andra större fordon är välutvecklad. Där finns flera lager av skydd som ska förhindra att batteriet skadas och se till att konsekvenserna blir så små som möjligt om batteriet ändå skadas.

Några exempel är:

• Så kallat Battery Management System (BMS). Det reglerar hur battericellerna laddas och används så att de inte skadas av felaktig spänning, över- eller underladdning.
• Yttre mekaniskt skydd, alltså var batteriet är placerat, och i vad.
• Avstånd eller isolerande material mellan battericeller i en modul och mellan moduler i ett pack.
• Skydd i själva battericellen är tryckavlastning och övertrycksventiler samt säkringar.

Står ett brinnande fordon på laddning? Det förändrar situationen. Då ingår batteriet i ett jordat system, och ni behöver använda insatsrutiner anpassade till det.

Se därför alltid till att dra ur eller kapa laddkabeln innan ni påbörjar en insats.

Vid brinnande termisk rusning kan det uppstå långa så kallade jetflammor. När gas från batteriet under högt tryck släpps ut genom en öppning och börjar brinna.

Flammorna kan komma dels ur förberedda öppningar, dels ur öppningar som uppstår i samband med branden. Det kan vara svårt att förutse var sådana hål uppstår.

Vid termisk rusning bildas brännbara gaser. Om det kommer lågor från batteriet har större delen av de brännbara gaserna förmodligen redan fattat eld.

Men om det bara ryker, så består röken till stor del av gaser som lätt fattar eld.

Var särskilt observant på om det samlas rök i en bilkupé eller andra slutna utrymmen, till exempel inomhus. Vid antändning kan brandgaserna explodera.

Utomhus är explosionsrisken mindre, eftersom det inte byggs upp ett tryck på samma vis. Du kan också utgå från att riskområdet för antändning utomhus är betydligt mindre än det område som röken spridit sig i.

• Ett batteri som enbart ryker, inte brinner, bör du hantera ungefär som en läckande gasflaska med brandfarlig gas.
• Om laddning pågår, avbryt laddningen av fordonet eller apparaten innan ni påbörjar en insats.
• Om du behöver säkra ett brandpåverkat litiumjonbatteri, placera det om möjligt i en behållare och fyll med vatten.
• Om du påträffar brandskadade föremål med litiumjonbatterier inne i en byggnad, flytta ut föremålen om möjligt, till en plats där de inte innebär fara för omgivningen.
• Det kan ta ett tag för en brand att sprida sig mellan battericeller. När det sker kan det plötsligt flamma upp igen – var beredd!