LİTYUM İYON PİL ÜRETİM TESİSLERİNDE PROSES ADIMLARI YANGIN TEHLİKELERİ VE YANGIN RİSKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Fosil yakıtlardan yenilenebilir temiz ve yeşil enerjiye geçiş, pillere ve akümülatörlere olan talebi arttırmaktadır. Bu talebi karşılamak için kullanılan pil yapılarından başlıcası olan Lityum İyon Piller (Li-iyon pil) artan küresel talebi karşılamak için endüstriyel tesislerde üretilmektedir. Pillerin üretim süreci, yeni enerji araçlarının ve elektrokimyasal enerji depolamanın ilerlemesi için son derece önemlidir. Lityum iyon piller çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanıldığından, tutarlı üretim kalitesinin sağlanması kritik hale gelmektedir. Lityum iyon pil hücrelerinin üretimi; elektrot üretimi, hücre birleştirilmesi ve hücre bitirilmesi olmak üzere toplam üç temel basamaktan meydana gelmektedir. Bu çalışmada hücreleri üreten fakat özellikle bir tesise özgül olmayan örnek bir lityum iyon pil üretim tesisine ait proses adımlarının genel özellikleri incelenerek yangın riskleri değerlendirilmesi yapılacaktır. Li-iyon pil üretim tesislerinde proses adımlarında risklerin belirlenerek değerlendirilebilmesi için TS EN ISO 19353:2019 standardına dayandırılarak oluşturulan metodolojiden ve literatürden faydalanılmıştır. Kullanılan bu yöntemde LIB üretim tesislerindeki 17 proses adımının kendi içinde yangın tehlikeleri incelenerek yapılan risk değerlendirmesi sonucunda muhtemel risk seviyeleri belirlenmiştir. Örnek lityum iyon pil üretim tesisi için beklenen risk seviyelerinin; 2 proses adımında çok yüksek, 4 proses adımında yüksek, 4 proses adımında orta, 5 proses adımında düşük ve 2 proses adımında çok düşük olduğu sonucuna varılmıştır. Beklenen risk seviyelerine göre yangın senaryoları oluşturulabilecek, yangın önleme ve söndürme çözümleri tercihleri uluslararası standartlar referans alınarak uygulanabilecek bu kapsamda tesis için maliyet etkin politikası sağlanmış olacaktır.

Keywords

• Lityum İyon Pil
• Lityum İyon Pil Üretim Prosesi
• Risk Değerlendirme

ASSESSMENT OF FİRE HAZARDS AND FİRE RİSKS İN PROCESS STEPS İN LİTHİUM-ION BATTERY PRODUCTİON FACİLİTİES

Abstract

The transition from fossil fuels to renewable, clean, and green energy is increasing the demand for batteries and accumulators. Lithium-ion batteries (LIB), the primary battery structures used to meet this demand, are manufactured in industrial facilities to meet the growing global demand.The battery manufacturing process is crucial for the advancement of new energy vehicles and electrochemical energy storage. Because lithium-ion batteries are widely used in various fields, ensuring consistent production quality is critical. The production of lithium-ion battery cells consists of three primary steps: electrode production, cell assembly, and cell finishing. This study will assess fire risks by examining the general characteristics of the process steps of a representative LIB production facility that produces LIB cells but is not specific to a specific facility..A methodology based on the TS EN ISO 19353:2019 standard and literature review were utilized to identify and assess risks across process steps in LIB production facilities. This methodology examined the fire hazards within 17 process steps in LIB production facilities and determined potential risk levels based on the risk assessment. The expected risk levels for the sample Lithium-ion battery production facility were determined to be very high in two process steps, high in four process steps, medium in four process steps, low in five process steps, and very low in two process steps..Fire scenarios can be created based on the expected risk levels, fire prevention and suppression solutions can be implemented by referencing international standards, and a cost-effective policy for the facility will be established within this scope.

Keywords

• Lithium-Ion Battery
• Lithium-Ion Battery Manufacturing Process
• Risk Assessment

References

1. [1] A. Özdemir, "Türkiye’de Li-ion pil üretimi yatırımları," Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 10, no. 19, pp. 79-86, 2023.
2. [2] A. Marjolin, "Lithium-ion battery capacity to grow steadily to 2030," S&P Global Market Intelligence, 2023. [Çevrimiçi]. Available: https://www.spglobal.com/market-intelligence/en/news-insights/research/lithium-ion-battery-capacity-to-grow-steadily-to-2030. [Erişim: 27 Haziran 2025].
3. [3] H. Pehlivan, E. Öz, and M. Yıldırım, "Lityum iyon pillerin tarihten bugüne gelişimi ve son teknolojide gelinen nokta," Journal of Anatolian Physics and Astronomy, vol. 3, no. 2, pp. 83-94.
4. [4] T. Kim, "Research on Risk Assessment of Lithium-ion Battery Manufacturing Process Considering Cell Materials," Journal of the Korean Society of Safety, vol. 37, no. 2, pp. 76-87, 2022.
5. [5] Polat, B. D., & Keleş, Ö. (2012). Lityum iyon pil teknolojisi. Metalürji Dergisi, 162, 42-48.
6. [6] Beck & Pollitzer, "Battery manufacturers supply chain," Beck & Pollitzer, 2025. [Çevrimiçi]. Available: https://beck-pollitzer.com/battery-manufacturers-supply-chain. [Erişim: 5 Eylül 2025].
7. [7] . Chen, X. Lai, F. Chen, Y. Wang, X. Han, and Y. Zheng, "Empowering lithium-ion battery manufacturing with big data: Current status, challenges, and future," Journal of Power Sources, vol. 623, p. 235400, 2024.
8. [8] Y. Liu, R. Zhang, J. Wang, and Y. Wang, "Current and future lithium-ion battery manufacturing," iScience, vol. 24, no. 4, 2021.

9. [9] L. Ronken, "Production of Lithium-Ion Batteries," Property Matters, no. 2, p. 4, 2024.
10. [10] PEM of RWTH Aachen University and VDMA Battery Production, Lithium-Ion Battery Cell Production Process, 3rd ed. Frankfurt am Main, Germany: PEM RWTH Aachen & VDMA, 2018, p. 4.
11. [11] A. Kampker, H. Heimes, C. Offermanns, S. Wennemar, T. Robben, and N. Lackner, "Hücre bitirme sürecinin optimize edilmesi: Adımlara, teknolojilere ve trendlere genel bakış," Dünya Elektrikli Araç Dergisi, vol. 14, no. 4, p. 96, 2023.
12. [12] Y. Dai and A. Panahi, "Thermal runaway process in lithium-ion batteries: A review," Next Energy, vol. 6, p. 100186, 2025.
13. [13] L. B. Diaz, X. He, Z. Hu, F. Restuccia, M. Marinescu, J. V. Barreras, and G. Rein, "Meta-review of fire safety of lithium-ion batteries: Industry challenges and research contributions," Journal of The Electrochemical Society, vol. 167, no. 9, p. 090559, 2020.
14. [14] A. A. Pesaran, S. Santhanagopalan, and G. H. Kim, Addressing the impact of temperature extremes on large format Li-ion batteries for vehicle applications. Golden, CO, USA: National Renewable Energy Laboratory, 2013.
15. [15] S. Meehan, Fire risk and hazard analysis of lithium-ion battery technologies in underground facilities: A literature review, 2022.
16. [16] P. J. Bugryniec, E. G. Resendiz, S. M. Nwophoke, S. Khanna, C. James, and S. F. Brown, "Review of gas emissions from lithium-ion battery thermal runaway failure—Considering toxic and flammable compounds," Journal of Energy Storage, vol. 87, p. 111288, 2024.
17. [17] O. Willstrand, M. Pushp, P. Andersson, and D. Brandell, "Farklı Li-ion hücre test koşullarının termal kaçak karakteristikleri ve gaz salınım ölçümleri üzerindeki etkisi," Enerji Depolama Dergisi, vol. 68, p. 107785, 2023.
18. [18] T.C. Resmî Gazete, "Kimyasal maddelerle çalışmalarda sağlık ve güvenlik önlemleri hakkında yönetmelik," 12 Ağustos 2013, Sayı: 28733. [Çevrimiçi]. Available: https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2013/08/20130812.htm. [Erişim: 20 Haziran 2025].
19. [19] B. Mao, Y. Ma, K. Zhang, X. Li, J. Lu, Y. Zhang, and J. X. Wen, "Termal kaçak sırasında büyük boyutlu LiFePO₄ hücresiyle ilişkili kendiliğinden tutuşma, jet alevi ve termal radyasyon tehlikeleri," Güç Kaynakları Dergisi, vol. 622, p. 235361, 2024.
20. [20] T.C. İçişleri Bakanlığı, "Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik," Resmî Gazete, no. 26735, Dec. 19, 2007, Madde 18.
21. [21] H. C. Niu and Z. Li, "Application of RAC method in fire risk assessment of lithium-ion battery factories," Procedia Engineering, vol. 211, pp. 1115-1119, 2018