Gruvverksamhet i anslutning till batterimineraler
Malmletning
Malmletningen syftar till att hitta och undersöka mineralfyndigheter som eventuellt kan utnyttjas ekonomiskt. Fyndigheter som kan utnyttjas ekonomiskt kallas malm.
I Finland har malmletningsbolagen tillgång till det geologiska, geokemiska och geofysikaliska basmaterialet om berggrunden i Finland som tillhandahålls av Geologiska forskningscentralen. Malmletningen inleds oftast med att ta del av detta material. En intressant förekomst kan också hittas utifrån ett folkprov. Malmletningen i vissa områden i Finland styrs också av positiva erfarenheter av motsvarande bergartsområden i världen eller framgångsrika och lovande fynd eller rådande gruvverksamhet i ett visst område. Ett sådant område i Finland är Mellersta Lappland där det förekommer mycket malmletning. Malmletning görs också på redan kända fyndigheter, där brytning rentav har kunnat göras tidigare. I allmänhet är det fråga om att när världsmarknadspriserna på metaller stiger tillräckligt väcks intresset för en förekomst som tidigare konstaterats vara olönsam. Sådana platser är bland annat Vanadinfyndigheten i Mustavaara och koboltfyndigheten i Hautalampi.
Vissa stenartsmiljöer är gynnsamma för vissa metaller. T.ex. grönskifferzonerna är gynnsamma för förekomsten av guld-, kobolt-, koppar- och nickelmalmer, medan lagrade intrusioner är gynnsamma för att hitta krom, platina, palladium eller vanadin. I Finland är möjligheterna att hitta litium störst i pegmatitfyndigheter.
Malmletningen är förknippad med stora ekonomiska risker, eftersom en effektiv malmletning är dyr och det är mycket svårt och tidskrävande att hitta en förekomst som leder till en gruva.
I början av undersökningen kartläggs berggrunden i målområdet utifrån synliga fyndigheter. Ofta görs också prospekteringsgrävning. De första proverna analyseras och fortsatta undersökningar fastställs utifrån detta. I de fortsatta undersökningarna utförs i allmänhet markprovtagning och olika geokemiska undersökningar. Med hjälp av geokemiska undersökningar strävar man efter att lokalisera områden med högre halt av vissa grundämnen som kan innebära mineralfyndigheter.
I geofysikaliska undersökningar bestäms berggrundens elektriska, magnetiska, radiometriska och gravitationsegenskaper. Mätningar kan utföras med flygplan eller i terrängen. Med hjälp av geofysik är det möjligt att undersöka berggrunden på djupet. Med dessa undersökningar utreds berggrundens sammansättning och strukturer och lokaliseras belägenheten av vissa bergartszoner.
Vanligen görs de ovan beskrivna undersökningarna alltid innan man börjar borra.
Djupborrning är den effektivaste metoden för malmletning. Då söker man information om berggrundsprover, det vill säga borrkärnor, som fås på djupet genom diamantborrning. På dessa kan man undersöka mineralogi, analysera halter och undersöka bland annat bergmekaniska egenskaper hos stenen. Dessutom görs ofta geofysikaliska hålmätningar i borrhålen. Borrhålen kan vara över en kilometer djupa, men i allmänhet är de cirka 100–300 m djupa. Meterpriserna på borrningarna är vanligen 100–300 euro.
De fortsatta planerna för undersökningen baseras på resultaten från malmletningsborrningarna. Slutligen leder endast ett fåtal undersökta platser till mer omfattande undersökningar. Om de första referenserna ser lovande ut fortsätter man med borrningarna. När fyndigheten baserat på borrningarna kan modelleras och konstateras vara schaktbar påbörjas en så kallad prefeasibility study (preliminär lönsamhetsanalys), som följs av en feasibility study (en mer detaljerad lönsamhetsgranskning) och slutligen en final eller bankable feasibility study. I detta skede är planerna redan mycket långt hunna och lönsamheten har konstaterats vara så säker att man börjar förbereda finansieringen av projektet. Ansökan om gruvtillstånd upprättas ofta i prefeasibility-fasen.
Litium och gruvdrift
För att få grunda en gruva och bedriva gruvdrift måste man ha gruvtillstånd. Oftast ansöks gruvtillstånd av företag som är registrerade i Finland och vars verksamhetsområde är gruvdrift.
Litium förekommer inte som ren metall i naturen, utan alltid som en förening.
Råvarukällorna för litium är saltvatten i saltsjöar (från saltöknar), pegmatitförekomster och sedimentförekomster. Litium förädlas till litiumkarbonat eller litiumhydroxid.
Saltförekomster
Den viktigaste råvarukällan för litiumets litiumkarbonat är avlagringar i saltsjöar och saltöknar. Det finns särskilt många av dem i Chile och Kina. Före den egentliga separationsprocessen pumpas saltvattnet upp och koncentreras genom att avdunsta vatten, i allmänhet i stora bassänger under solen. Slutligen leds den koncentrerade lösningen till en process där lösningen rengörs och litium avskiljs.
Världens största och renaste litiumreserver finns i Chile i saltöknen Salar de Atacama, där hälften av världens litium finns.
Pegmatitfyndigheter
Pegmatitfyndigheterna är en annan betydande råvarukälla för litium. Fyndigheterna kallas också ”litiumfyndigheter i hårdsten”. I pegmatitförekomsterna kan man utöver litium hitta tenn, tantal och niob. Det vanligaste litiummineralet i pegmatitlitiumfyndigheter är spodumen (litiumaluminiuminosilikat). Man känner till sådana fyndigheter i Australien, USA, Kanada, Irland och Kongo och även i Finland. Pegmatitfyndigheter bryts både i dagbrott och underjordiska gruvor.
Brytning i dagbrott sker i allmänhet i form av pallbrytning. I dagbrottet framskrider brytningen uppifrån och ner i terrasser. Nivåerna förbinds med varandra med hjälp av körvägar, det vill säga ramper. Terrasshöjderna i dagbrott varierar mellan 5–20 meter beroende på malmen. Vid brytning i dagbrott måste man även bryta sidoberg för att bryta malmen. Arbetsskedena vid dagbrytning är avsprängning (borrning, laddning och sprängning), skutknackning, lastning av sprängsten och transport.
I underjordiska gruvor kan man använda många olika metoder och variationer av dessa. De vanligaste metoderna för brytning i Norden är skivpallbrytning, pallbrytning, igensättningsbrytning och skivrasbrytning.
Sedimentära litiumfyndigheter
I sedimentära bergarter förekommer litium antingen i lerfyndigheter eller i evaporiter (vattenlösliga saltskikt). Tills vidare har fyndigheterna inte använts för litiumproduktion. Jadar, den kanske mest kända evaporitfyndigheten, finns i Serbien.
Mineralanrikning och förädling
Metoderna för anrikning av mineraler är flotation, metoder som bygger på densitetsskillnader, magnetiska och kemiska metoder.
Flotation har varit den mest använda anrikningsmetoden i Finland. Metoden som bygger på densitetsskillnader används till exempel för att anrika krom i Finland. I Finland har magnetiska metoder i huvudsak använts för anrikning av järnmalmer.
Flotation baseras på att framkalla ett skum i den övre delen av slammet med hjälp av flotationskemikalier och en kraftig dispersion av ett luftflöde. De mineralpartiklar som ska avlägsnas, det vill säga de som utnyttjas, binds till slammet med hjälp av ytspänning. Luftbubblorna kan produceras antingen med elektolys eller genom att mekaniskt eller med tryck föra in luft i blandningen.
Alla mineraler är hydrofiiliska och vid flotation omvandlas vissa mineralpartiklar till hydrofobiska med hjälp av samlarreagenser, vilket gör att de fastnar i skummet för fortsatt behandling. Reglerande kemikalier används för att reglera hur samlarreagenset fastnar selektivt på olika mineralers yta. Mineralets yta aktiveras för samlarreagenset med en aktiverare och deaktiveras med en tryckare, varvid mineralet avlägsnas från processen. Om syftet med flotationen är att avlägsna gångarter från värdemineralerna, talar man om omvänd flotation. Efter flotationen tvättas och torkas material som innehåller värdemineraler.
Anrikning av spodumen kan utföras till exempel på följande sätt:
I det första skedet krossas malmen. Detta skede kan omfatta en optisk sortering, genom vilken man strävar efter att separera malmtillflödet från sidoberget som följer med malmen. Optisk sortering av malm kräver tvätt eller bevattning av den förkrossade malmen. Därefter matas den krossade malmen in i en malningskrets. Malningen av malmen görs vanligen antingen i kul- eller stångkvarnar, varvid kulor eller stänger fungerar som malkroppar.
Efter malningsskedet följer slamborttagning med hydrocykloner. Därefter utförs förflotation. Koncentratet från förflotationen pumpas vid behov till magnetseparation, där processjärn och magnetiska mineraler avlägsnas från slammet. Koncentratet från förflotationen pumpas därefter till upprepad flotation. Koncentratet från den sista upprepningsfasen urvattnas, filtreras och upplagras för fortsatt förädling.
Litiumkarbonat eller litiumhydroxid kan tillverkas av litiumkoncentratet. I produktionen av litiumkarbonat kan spodumenet värmebehandlas före upplösning i soda. Bikarbonering görs före filtrering och jonbyte. Slutligen kristalliseras litiumkarbonatet.
Tillverkning och lagring av batterikemikalier
Tillverkning av batterikemikalier
Elbatteriets funktionella delar är katod, anod och elektrolyt. Litiumjonbatteriernas olika batterikemier bygger på användning av olika katodmaterial. Som anod har man i regel använt grafit, litiumhexafluorofosfat som elektrolytsalt och karbonatestrar som elektrolyt. Katodmaterial är till exempel:
- LiNi0.8Co0.15Al0.05O2
- LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2
- LiNiO2
- LiFePO4
- LiCoPO4
- LiFeO2
- LiMn2O4
- LiMnO2
- Li2Mn3NiO8
- Li4Ti5O12
Många katodkemikalier klassificeras enligt CLP- förordningen som hälsofarliga. Särskilt nickel och dess föreningar i pulverform kan vara cancerframkallande kemikalier som misstänks vara cancerframkallande. Av karbonatestrarna klassificeras en del som brandfarliga vätskor. Tillverkningen av de föreningar som räknas upp ovan kan vara förknippad med typiska processer inom den kemiska industrin, såsom blandning av kemikalier, utnyttjande av starka syror och baser, tryck, brandfarliga lösningsmedel eller uppvärmningsprocesser som medför brandrisk.
Riskerna vid tillverkningen av batterikemikalier beror på de farliga egenskaperna hos kemikalier som hanteras och lagras samt förhållandena i tillverkningsprocessen, såsom temperatur och tryck. Verksamhetens säkerhet säkerställs genom att identifiera faror, bedöma deras sannolikhet och konsekvenser och genom att fastställa riskminimerande åtgärder. Företaget ska kunna förhindra explosioner och bränder på anläggningen samt samla upp eventuella kemikalieläckor.
För att förhindra explosioner identifieras explosionsfarliga utrymmen (till exempel upplag för brännbara vätskor) och säkerställs att anordningar i utrymmet i fråga inte kan fungera som antändningskällor.
Vid upplagring av kemikalier säkerställer man att kemikalier som reagerar med varandra inte kan blandas med varandra ens vid läckage. Farliga kemikalier lagras på sina egna, märkta platser och i processutrymmet får endast den mängd kemikalier som är nödvändig förvaras.
Kemikalietankarna och rörsystemen ska vara täta och tåla de kemikalier som finns i dem. Genom förebyggande och korrigerande underhåll säkerställer man att tankar, rörsystem och annan utrustning hålls i gott skick och inte orsakar läckage eller andra olyckor.
Beroende på mängden farliga kemikalier på anläggningen ska man ansöka om tillstånd för verksamheten och mängden avgör även vilken myndighet som är tillsynsmyndighet. Anläggningar med en större kemikaliemängd övervakas av Tukes och anläggningar med mindre mängder övervakas av räddningsverket. Båda omfattas dock av samma kemikaliesäkerhetslagstiftning. Om anläggningen omfattas av Tukes övervakning ska den utse en driftsövervakare för kemikalier och utarbeta en intern räddningsplan med tanke på stora kemikalieolyckor.
Närmare information om placeringen av en batterikemikalieanläggning och om säkerhetskraven finns på sidorna för kemikalieanläggningar.
Batterikemikalie som produkt
Tillverkning, import, distribution, användning och upplagring av batterikemikalier regleras genom såväl nationell som EU:s kemikalielagstiftning. Den lagstiftning som gäller kemikalier är omfattande och den finns inom flera olika sektorer. Syftet med kemikalieregleringen är att minska de hälso- och miljörisker som användningen av kemikalier orsakar.
Registrering av kemikalier samt tillstånd och begränsningar som gäller användningen av kemikalier
EU:s REACH-förordning gäller registrering, bedömning, tillståndsförfarande och begränsningar av ämnen. Genom REACH-förordningen åläggs kemikalietillverkare och -importörer, föremålsproducenter (till exempel batterier), fortsatta användare och distributörer skyldigheter. Aktörerna ska iaktta registrerings- och anmälningsskyldigheter som gäller kemikalier samt förbud och begränsningar i samband med utsläppande av kemikalier på marknaden, det vill säga vid försäljning och annan överlåtelse.
Huvudprincipen i REACH-förordningen är att företaget samlar in uppgifter om egenskaperna och användningssätten för det ämne som företaget tillverkar eller importerar, bedömer ämnets faror och risker, definierar förutsättningarna för säker användning av ämnet och överlämnar uppgifterna till Europeiska kemikaliemyndigheten (ECHA) genom att registrera ämnet. Registreringskravet gäller en aktör som importerar ett ämne till EU-området eller tillverkar mer än ett ton per år inom EU-området. Mer information om skyldigheterna enligt REACH-förordningen finns på Tukes webbplats.
För en farlig kemikalieprodukt ska ett säkerhetsdatablad upprättas och detta ska ges till sådana som använder kemikalien yrkesmässigt eller industriellt. I säkerhetsdatabladet förmedlar kemikalieleverantörerna information till sina kunder om kemikaliens egenskaper, faror och säker upplagring och hantering. Säkerhetsdatabladet hjälper kemikalieanvändarna att använda kemikalien på ett säkert sätt.
I REACH-förordningen förbjuds och begränsas användningen av vissa ämnen (bilaga XVII) som sådana, i blandningar och i föremål. Innehållet i begränsningarna varierar per ämne. Begränsningen kan gälla till exempel användning av ett ämne vid tillverkning av batteri eller när ett batteri släpps ut på marknaden inom EU. EU-kommissionen anger begränsningar för ämnena om det anses att ämnet medför en okontrollerad risk för människors hälsa eller miljön.
I REACH-förordningen finns det ett separat tillståndsförfarande för användningen av vissa ämnen (bilaga XIV). Tillståndsförfarandet kan gälla till exempel användningen av ett ämne för tillverkning av batterier. Ett ämne som förutsätter tillstånd får användas endast om Europeiska kommissionen har beviljat tillstånd för användning av ämnet. Ämnet får inte levereras för användning som kräver tillstånd, om inget tillstånd har beviljats för användningen. Syftet med tillståndsförfarandet är att säkerställa att risker som orsakas av användningen av ämnen som inger mycket stora betänkligheter är under kontroll (säker användning ska påvisas) och att främja ersättning av dessa ämnen med säkrare ämnen eller metoder.
Om batteriet innehåller ett ämne som inger mycket stora betänkligheter, det vill säga ett SVHC-ämne, medför det olika skyldigheter för företagen. Information om de SVHC-ämnen som ingår i föremålen ska anmälas till ECHA, och leverantörer av föremål ska lämna tillräcklig information till mottagarna för att möjliggöra en säker användning av batteriet.
Klassificering, märkningar och förpackning av kemikalier
EU:s CLP-förordning gäller klassificering, märkningar och förpackning av kemikalier. Aktörerna ska klassificera, märka och förpacka farliga kemikalier enligt CLP-förordningen innan kemikalierna släpps ut på marknaden. CLP-förordningen gäller i huvudsak ämnen och blandningar. Varningsetiketter enligt CLP-förordningen om farliga kemikalier som säljs i Finland ska finnas på finska och svenska. Mer information om CLP-förordningen.
Kemikalieanmälan
En kemikalieanmälan lämnas till Tukes om farliga kemikalier som är avsedda för yrkesmässigt bruk och för allmän konsumtion. Kemikalieanmälan lämnas av det företag som tillverkar kemikalien i Finland för den inhemska marknaden eller av ett finländskt företag som importerar kemikalien till Finland. Företagen gör en anmälan i KemiDigi-systemet.
Giftinformationscentralen har tillgång till uppgifterna i KemiDigi via KemiDigi-systemet. De uppgifter som ges i kemikalieanmälningarna används bland annat för att ge Giftinformationscentralen anvisningar för akuta förgiftningar, förebyggande anvisningar och för utredning av yrkessjukdomar och olycksfall.
Kemikalierådgivningstjänst
Tukes upprätthåller en lagstadgad nationell kemikalierådgivningstjänst, som har till uppgift att hjälpa i synnerhet små och medelstora företag att känna till sina åligganden enligt kemikalielagstiftningen (REACH-, CLP- och biocidförordningen).
Övervakning
I Finland övervakar flera olika myndigheter tillsammans att företagen följer kemikalielagstiftningen.
Transport av batterikemikalier
Vid transport kan många olika kemikalier, ämnen, blandningar, produkter, rentav föremål, som innehåller sådana enskilda ämnen eller ämneskombinationer (= blandningar), som kan vara farliga eller skadliga när de kommer i kontakt med vävnader, material, näringsämnen, foder och andra ämnen tolkas som farliga ämnen. Miljörisken ska också beaktas vid transport av farliga ämnen.
En del av de råvaror som används vid tillverkningen av batterier är farliga ämnen inte bara i kemikalielagstiftningen utan även i transportbestämmelserna. Till dessa hör bland annat kobolt vid sidan av litium.
Syftet med transportlagstiftningen för farliga ämnen är att förebygga och bekämpa skador och faror som transporten av farliga ämnen kan medföra för människor, miljön eller egendom.
Transportbehållare och -förpackningar för farliga ämnen ska uppfylla de ämnesspecifika tekniska kraven i föreskrifter och bestämmelser som gäller transport av farliga ämnen (TFÄ) för att deras innehåll inte ens i en olyckssituation orsakar fara för människor eller miljön. Tukes övervakar att de förpackningar och behållare som används vid transporter under TFÄ-lagstiftningen överensstämmer med kraven. Läs mer på Tukes TFÄ-sidor.
Författningar och bestämmelser om transport av farliga ämnen finns på Traficoms TFÄ-sidor.
Tillverkning och lagring av batterier
Tillverkning eller import av batterier och battericeller
Battericellerna tillverkas av en anod, katod och elektrolyt som stängs in i en tät förpackning. Förpackning kan till exempel vara en platt påse tillverkad av folie och polymer (till exempel i smarttelefoner) eller en stålcylinder, som ger bättre mekaniskt skydd (till exempel en cell av typen 18650, som är vanlig i elbilsbatterier). Förpackningen ska vara lufttät så att elektrolyten hålls inne och så att till exempel syre och fukt utanför batteriet.
Lösningsmedel, bindemedel, katod- och anodmaterial blandas ihop till pastor vid tillverkningen av anod och katod (elektroder). Pastorna breds ut på metallfolier och torkas i en ugn. Vid ugnstorkningen avdunstar lösningsmedlet och lämnar en porös struktur i elektrodmaterialet. När en farlig kemikalie används som lösningsmedel, kan den tas tillvara och återvinnas. Elektrodens porositet kan ännu modifieras genom kalandrering.
Elektrolyten blandas av karbonatestrar och salt (till exempel litiumhexafluorofosfat). Anod- och katodbladen böjs ihop till en förpackning med isoleringsfilm emellan dem, förpackningen fylls med elektrolyt och elektroderna ansluts till batteriets poler. Förpackningen försluts tätt. Processen omfattar hantering och upplagring av flera kemikalier som klassificerats som farliga. Se Tillverkning och lagring av batterikemikalier.
Vid tillverkningen av batterier bör man fästa vikt vid att det i produktionen finns så lite antändligt material som möjligt i närheten, och om möjligt, förse batteribehandlingslinjen med sprinkler.
Tillverkare, importör eller försäljare av batterier ska säkerställa att batterierna har nödvändiga märkningar: symbol för separat insamling, kapacitetsmärkning och vid behov kemisk märkning: Hg, Cd eller Pb. Även begränsningar gällande användningen av kvicksilver och kadmium ska beaktas. Tillverkaren eller ett företag som importerar batterier till Finland ska även komma ihåg skyldigheterna gällande producentansvaret.
Upplagring av batterier
Batterier är förknippade med en risk för termisk rusning och spridning av den uppkomna branden till omgivande batterier, annan brandbelastning och slutligen hela byggnaden. När batterier flyttas finns det risk för skador på dem och termisk rusning till exempel om batteriet faller eller det stöts. Använda batterier eller batterier som konstaterats eller misstänks vara felaktiga ska hållas åtskilda från nya – detta minskar risken för den termiska rusningen sprids från de felaktiga batterierna till de oanvända.
Det rekommenderas att batterierna upplagras i en egen brandcell eller på ett tydligt avgränsat område (till exempel i ett separat brandskyddat skåp, separat från brandbelastningen), om de upplagras i anslutning till ett annat lagerutrymme. Inom samma brandcell ska man inte upplagra betydande mängder farliga kemikalier, framförallt inte vätskor eller gaser som klassificerats som brandfarliga.
I hyllager räcker taksprinkler inte för att kyla stora batterimängder, så det rekommenderade brandskyddet är sprinkler i hyllorna. Byggnadstillsynen kan i bygglovet eller i tillståndet för ändring av byggnadens användningsändamål kräva automatiska släckningssystem i byggnaden. Om byggnadstillsynen inte kräver det kan företaget dock installera ett sådant med stöd av en egen riskbedömning. Försäkringsbolagen kan också ge rekommendationer om brandskydd.
Vid lagring ökar riskernas storlek framförallt av en stor mängd batterier, mängden brandbelastning i närheten av batterierna samt om celler eller batterier lagras med oskyddade poler. I brandbelastningen kan ingå såväl förpackningar till batterier eller celler, möbler i lagerlokalerna som andra produkter som upplagras. Oskyddade poler kan utsätta ett batteri för yttre kortslutning. Batteriernas fysiska storlek är också en viktig faktor, eftersom det är omöjligt eller långsamt att flytta stora batterier i fall av fel.
Det finns skäl att planera processerna för beställning, leverans och lagring så att organisationen alltid vet var litiumjonbatterierna finns.
Litiumjonbatterier innehåller katodmaterial och elektrolyter som klassificerats som farliga enligt CLP-förordningen. REACH- och CLP-förordningarna gäller dock inte föremål från vilka kemikalien inte ska befrias när de används enligt användningsändamålet. Litiumjonbatterier betraktas som sådana föremål (med vissa undantag för föremål som innehåller kemikalier som inger mycket stora betänkligheter). Upplagringen är alltså i princip inte ens i stora mängder sådan tillståndspliktig verksamhet som avses i kemikaliesäkerhetslagen och batterier behöver inte märkas med faromärkningar enligt CLP-förordningen.
Upplagringen av batterier i nya byggnader övervakas av byggnadstillsynsmyndigheten, som kan begära utlåtande av räddningsmyndigheten. Om upplagring av betydande batterimängder påbörjas i en befintlig byggnad, ska behovet av att ansöka om ändring av byggnadens användningsändamål utredas. Räddningsverket övervakar brandsäkerheten under användningstiden genom brandinspektioner.
Lagstiftning:
Transport av batterier
Batterier är farliga föremål ur transportbestämmelsernas perspektiv. Litiumbatterier klassas alltid som farliga under transport, och en del batterier får inte ens transporteras i lufttrafik. Transportbestämmelserna för batterier beror på batteriteknologi, batterikapacitet och om de transporteras som en del av en anordning, med en anordning eller separat som batterier eller separata celler.
Syftet med de internationellt enhetliga TFÄ-bestämmelserna är att minimera riskerna med farliga ämnen och att även vid en farlig situation känna till lastens eventuellt farliga egenskaper och att vid olycksfall kunna avvärja större skador. Litiumbatteriernas reaktivitet, brandbeteende och svåra släckbarhet är anledningar till varför batterierna måste förpackas, märkas och anmälas enligt TFÄ-bestämmelserna för transport.
Läs mer om bestämmelserna om transport av farliga ämnen i avsnittet Transport av batterikemikalier.
Försäljning av batterier
Vid försäljning av batterier är deras laddningsstatus väsentlig med tanke på säkerheten. Det lönar sig inte att hålla fulladdade batterier i hyllan, eftersom riskerna ökar om flera batterier förvaras i ett litet utrymme. Batterier ska inte heller förvaras oladdade, eftersom batteriernas interna struktur kan skadas så att batteriet inte längre tar emot laddning. När laddförsöken drar ut på tiden kan batteriet också bli skadat, varvid batteriet i värsta fall kan antändas.
Batterier som säljs får inte innehålla kvicksilver eller kadmium. Undantag är till exempel nöd- och larmsystem där man får använda batterier som innehåller kadmium. Tills vidare finns det inga begränsningar för användningen av bly i batterier, men blybatterier ska märkas med det kemiska tecknet Pb för bly.
Batterier som säljs ska ha en märkning för separat insamling och märkningar som visar batteriets kapacitet. Märkningen för separat insamling är nära förknippad med skyldigheterna beträffande producentansvaret, och det företag som importerar produkten till Finland ska ansvara för skyldigheterna uppfylls.
Användning av batterier
Användning av batterier som en del av elutrustning
Ackumulatorbatterier bestående av flera batterimoduler används bland annat för lagring av förnybar energi (solel), utjämning av belastningstoppar eller störningsreserver. De används till exempel som en del av eldistributionsnät och inom industrin.
När produktionen av förnybar energi ökar och batteripriserna sjunker, kommer de i betydande grad att börja användas i exempelvis köpcentrum och kontorsbyggnader samt i vånings-, rad- och småhus. Även elbilar som anslutits till laddstationer kan användas för lagring av energi.
Med hjälp av olika styrningssystem kan ackumulatorbatteriet vid behov styras till att endast förse vissa anordningar, till exempel varmvattenberedare, med el eller programmeras så att batteriet töms och laddas till exempel vid ett visst klockslag. Det är också möjligt att styra ackumulatorbatteriet med smarta enheter.
De största riskerna vid användningen av ackumulatorer som en del av elanläggningar är förknippade med säkerheten vid elarbeten. Vid elarbeten som gäller anordningar med batterier måste man beakta att det i vissa delar av utrustningen kan förekomma spänning på grund av ackumulatorbatteriet även om huvudbrytaren har öppnats. Därför ska särskild uppmärksamhet fästas vid att säkerställa och konstatera spänningslöshet.
Säkerhetsrelaterade författningar:
Mer information om säkerheten vid elarbeten och anslutning av batterier till elanläggningar:
Standard SFS 6002 Säkerheten vid elarbeten
Standardserien SFS 6000 Lågspänningselinstallationer; del 5-55: Val och montering av elektrisk materiel. Annan elektrisk materiel
Konsumentanvändning av batterier som en del av produkten
När batterier används är det bra att vid förvaring och laddning särskilt iaktta
- bruksanvisningen som följer med batteriet när det är fråga om ett batteri som säljs som en enskild produkt
- bruksanvisningen för produkten när det är fråga om ett batteri som är integrerat i produkten.
Om man är tvungen att förvara batterier i minusgrader måste de värmas innan de laddas för att minimera skador och risker. När man skaffar till exempel cylinderformade 18650-batterier, som påminner om fingerbatterier, för att användas i olika apparater, är det bra att kontrollera att batteriets spänning och kapacitet är lämpliga för den planerade användningen till exempel vad beträffar maxströmmen: batterierna skiljer sig dock åt gällande hur mycket ström som kontinuerligt eller tillfälligt kan tas ut ur dem till utrustningen.
Många produkter, även leksaker, fungerar numera med litiumjonbatterier. Litiumjonbatteriernas strömförsörjningsförmåga förblir god när de belastas på varierande sätt. Batterikemin hålls fungerande när batteriet används olika långa tider och det laddas fullt mellan användningsgångerna. Batteriet får aldrig användas helt tomt eftersom det då kan skadas. Det är bättre att ladda batteriet ofta än att ha långa laddningsintervall. I samband med hanteringen av batteriet ska man naturligtvis undvika kortslutning av polerna till exempel med en skruvmejsel. Undvik även situationer där en överbelastning plötsligt söndrar den leksak eller anordning som används och orsakar en kraftig urladdning som påminner om en kortslutning.
När leksaken inte längre är med i lekarna är det bra att vara medveten om de krav som litiumjonbatteriet ställer på förvaringen och när man tar i bruk det igen. Leksaksbatteriet ska förvaras vid lagringsspänningen och inte köras tomt innan det läggs i förvar. På så sätt kan försäkra sig om att batteriet tar emot ström på ett säkert sätt, när lekarna åter fortsätter.
Om batteriet inte används under flera månader, ska det underhållsladdas med några månaders intervall så att dess interna spänning inte sjunker för mycket eftersom batteriet i så fall kan ta skada.
Batterierna laddas vid rumstemperatur och -fuktighet. För att undvika spänningstoppar kopplas batteriet först till laddaren och först därefter kopplas laddaren till nätströmmen. Litiumjonbatteriet behöver inte laddas till dess fulla kapacitet varje gång, men ibland är det bra att alltid hålla batteriet något längre i laddaren, varvid spänningsskillnaderna mellan battericellerna kan jämnas ut i ackumulatorbatterier.
Batterirum
Litiumjonbatterier används i energilager (ESS, energy storage systems) särskilt vid lagring av förnybar energi. Batterirummet kan vara placerat i en separat container eller vara en del av byggnaden.
Vid placering och planering av batterirum ska hänsyn tas till särdragen för brand i litiumjonbatteriet (termisk rusning) samt bland annat Uppkomsten explosionsfarliga rökgaser.
I del 5-57 av standardserien SFS 6000:2022 för lågspänningsinstallationer presenteras krav och anvisningar kring placering av batterier och batterirum. I avsnitt 5.4 i brandsäkerhetsriktlinjerna för solelsystem som utarbetats av partnerskapsnätverket för räddningsverken tas ställning till implementeringen av batterianläggningar och deras placering utifrån brandsäkerhets- och räddningspersonalens säkerhet.
I USA har standarden NFPA 855 Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems publicerats och den tar ställning till bland annat det brandtekniska genomförandet av batterirum. Eftersom gassläckningssystem inte nödvändigtvis förmår stoppa termisk rusning mellan cellerna, rekommenderar standarden att batterirum förses med en sprinkleranordning med ett vattenflöde på minst 12,2 mm/min. Dessutom betonar standarden vikten av att avlägsna explosionsfarliga gaser.
Tukes övervakar komponenterna i branddetektor- och släckanläggningar som installeras i batterirum samt de företag som installerar och underhåller anläggningarna.
Byggandet övervakas av byggnadstillsynsmyndigheten, som kan begära utlåtande av räddningsmyndigheten.
Lagstiftning:
• Lagen om anordningar inom räddningsväsendet (10/2007)
• Miljöministeriets förordning om byggnaders brandsäkerhet (848/2017)
• Räddningslagen (379/2011)
Återanvändning av batterier
När batteriet inte längre är i sådant skick att det kan användas för det ursprungliga användningsändamålet, kan det ändå fortfarande lämpa sig för något annat användningsändamål. Till exempel bilens drivkraftsbatteri kan fungera som energilager i hemmet. Då ska man beakta att den ursprungliga tillverkaren ändå inte har avsett batteriet används så här och att tillräckliga åtgärder för säkerställande av modifieringsarbetena ska vidtas för att säkerställa att produkten fungerar säkert i den nya användningen.
När en privatperson tar i bruk batteriet för ett nytt användningsändamål bör man vara särskilt noga med att produkten inte kan orsaka farliga situationer, eftersom den ursprungliga tillverkarens eventuella garanti inte täcker problem orsakade av återanvändningen. Ansvaret för industriellt framställda återanvända batterier ligger hos tillverkaren av den här nya produkten.
Demontering och användning av batterier från olika elverktyg och andra apparater som finns i hushållen för gör-det-själv-projekt jämställts med tillverkningen av nya elprodukter, varvid upphovsmannen har ansvaret för den nya batterihelhetens säkerhet och lämplighet för användningsändamålet samt för att den uppkomna elprodukten överensstämmer med kraven och att produkten uppfyller maskinsäkerheten om produkten omfattas av maskinlagstiftningen.
Återvinning av batterier
Urbruktagning av batteri
Använda batterier kan lämnas i återvinningskärl i butiker som säljer batterier eller till separata återvinningsstationer. I butikernas återvinningskärl kan man förutom batterier även returnera litiumbatterier. Stora litiumbatterier, såsom batterier från cyklar och ståhjulingar, får inte föras till butikernas återvinningslådor. Stora litiumbatterier returneras till exempel till försäljningsstället för produkten.
Batterierna lämnas in i insamlingslådan med polerna tejpade och vid behov förpackas batterierna i plastpåse. Det är bra att återvinna använda batterier och att inte förvara dem hemma.
Insamling av batterier som tagits ur bruk
Med hantering av begagnade batterier avses att föråldrade, felaktiga eller batterier som misstänks vara felaktiga tas ur bruk. I hanteringen kan ingå bedömning eller testning av batteriernas status, frånkoppling och demontering av dem från den utrustning som de används i, transport av dem till återvinningskärl eller -punkt samt lagring under både kort och lång tid.
Faror vid hantering av begagnade batterier
- Till farorna hör både elstötar och förhöjd risk för termisk rusning.
- Man känner inte nödvändigtvis till det använda batteriets status. Felen syns inte alltid som externa kännetecken (bland annat svällning och temperaturökning).
- Vid lagringen föreligger särskilt en risk för att defekta batterier lagras okontrollerat, i stora mängder och lokaler där det finns brister i brand- och gassäkerheten.
Begagnade batterier och batterier som tagits ur bruk ska märkas tydligt så att deras status är känd hela tiden och entydigt.
Begagnade batterier och batterier som tagits ur bruk ska förvaras separat från nya batterier i ett separat utrymme som är reserverat för dem och som är brandsäkert och märkt.
Begagnade batterier och batterier som tagits ur bruk ska omedelbart placeras i ett lämpligt förvaringskärl som är reserverat för dem (till exempel plåtskåp). Batterier bör om möjligt förvaras i ett separat utrymme, till exempel i en återvinningscontainer som är separerad från andra byggnader.
Defekta batterier ska separeras från andra batterier som tagits ur bruk och förvaras i små partier i brandsäkra förhållanden, eftersom risken för termisk rusning är störst för defekta batterier.
I förvaringsutrymmet ska litiumjonbatterier separeras från övrig brandbelastning (till exempel alkalibatterier och olika kemikalier) så att termisk rusning inte leder till en större brand.
En viktig del av riskhanteringen för använda batterier är att tydligt definiera en process och verksamhetsmodell och iaktta dessa. På så sätt undviker man bland annat en situation där omärkta, använda batterier blir liggande i utrymmen där människor kan utsättas för en olycka och där man inte ens förstår att fara föreligger.
Transport av batterier som tagits ur bruk
Batterier är farliga föremål ur transportbestämmelsernas perspektiv. Litiumbatteriernas reaktivitet, brandbeteende och svåra släckbarhet är anledningar till varför batterierna måste förpackas, märkas och anmälas enligt TFÄ-bestämmelserna för transport.
Ett batteri som i slutet av sin livscykel är oskadat, slitet eller helt skadat tas ur bruk och lämnas in för återvinning och ska vid transport med andra batterier vara förpackat och märkt enligt TFÄ-bestämmelserna.
I transportbestämmelserna för litiumbatterier och anordningar som innehåller dessa åtskiljer man inte transportmärkningar och förpackning av nya och använda batterier, om batterierna är i ursprungligt skick, det vill säga helt hela. Däremot kan celler eller batterier som anses vara skadade eller bristfälliga förutsätta avvikande förpackningar.
Ett batteri som skadats eller annars är i ett kritiskt tillstånd kan orsaka en olycka i transportkedjan till exempel på vägnätet eller i en terminal. Litiumjonceller och -batterier och litiummetallceller och -batterier som är skadade eller bristfälliga på så sätt att de inte längre uppfyller kraven för typtestning av produkten, ska uppfylla villkoren i de specialbestämmelser som hittas i TFÄ-bestämmelserna.
Skadade eller bristfälliga är bland annat
- celler eller batterier som av säkerhetsskäl anses vara skadade eller bristfälliga,
- läckande eller poriga celler eller batterier,
- celler eller batterier som inte helt kan konstateras överensstämma med kraven före transporten,
- celler eller batterier med fysiska eller mekaniska skador.
När skador eller brister fastställs ska batteriets typ och tidigare användning och missbruk beaktas.
Läs mer om bestämmelserna om transport av farliga ämnen i avsnittet Transport av batterikemikalier.
Termisk rusning och släckning av brand i litiumjonbatteri
Vid brand i ett litiumjonbatteri sker en reaktion i en enskild cell och värme får reaktionen att accelerera vilket producerar mer energi och värme. Elektrolyten inuti cellen omvandlas till gasform av värmen. Gas kan tränga ut ur cellen explosionsartat och brinna med en kraftig låga. Ofta sprider sig branden ut i omgivningen. Eftersom cellerna är tätt förpackade i batterier leds den bildade värmen till den intilliggande cellen och reaktionen framskrider från cell till cell inuti batteriet. Reaktionen kallas termisk rusning (thermal runaway).
En brand i ett litiumjonbatteri innefattar eller ger själv upphov till de tre villkoren för en brand: värme, syre och brännbart material. Släckning av synliga lågor stoppar alltså inte reaktionen inuti batteriet, utan reaktionen måste stoppas genom att förhindra värmeöverföring från cell till cell inuti batteriet genom att till exempel kyla med en stor mängd vatten. Anordningar som innehåller litiumjonbatterier har ofta ett skal och/eller annan konstruktion så det är svårt att få in nedkylningseffekten direkt mellan cellerna. Vid brand i litiumjonbatterier bildas det rikligt med skadliga föreningar.
Baserat på effektklassificeringarna för handbrandsläckare (A, B, C, D, F) kan man inte dra någon slutsats om släckarens förmåga att släcka en brand i ett litiumjonbatteri. För närvarande kan tillverkaren ange släckningseffekten (brand i litiumjonbatteri) och det finns inga tydliga gemensamma spelregler eller jämförelsepunkter.
Tukes övervakar primärsläckarnas och handbrandsläckarnas överensstämmelse med kraven samt de företag som utför inspektioner och underhåll av handbrandsläckare.
Lagstiftning:
Guider och anvisningar
Industrins batterisäkerhetsguide
Guide för säker användning av litiumjonbatterier i industrin
Säker användning av litiumjonbatterier för konsumenter
Utredning om säkerhetsaspekter i litiumjonbatterier
Webbsidan Ackumulatorer och batterier
Webbsidan Hushållets ackumulatorer och batterier
