Lityum-iyon bataryaların sağlık ve güvenlik açısından değerlendirilmesi
Evaluation of lithium-ion batteries in terms of health and safety
- Tez No: 1025564
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN SOLMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: İş güvenliği, İş sağlığı ve güvenliği, Work safety, Occupational health and safety
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bingöl Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, lityum-iyon bataryaların (LİB) hammadde temini, üretim ve test laboratuvarı ile araçlardaki kullanım evrelerindeki iş sağlığı ve güvenliği (İSG) riskleri bütüncül bir yaklaşımla incelenmiştir. İlk aşamada, lityum (spodümen kaynaklı) ve kobalt (Cu-Co WOL) üretim rotaları Ön Tehlike Analizi (PreHA) yöntemiyle değerlendirilmiştir. Spodümen rotasında 51, kobalt rotasında 39 tehlike belirlenmiş; kobalt tedarik zincirinin İSG ve insan sağlığı açısından daha riskli olduğu tespit edilmiştir. İkinci aşamada, LİB üretim ve test laboratuvarındaki risklerin belirlenmesi için Hata Türü ve Etkileri Analizi (FMEA) yöntemi kullanılmıştır. Ancak, geleneksel FMEA yönteminin acil bir durum anındaki müdahaleyi değerlendirmede zayıf kalması nedeniyle yöntemin formülüne“Müdahale Zorluğu (I)”parametresi eklenmiştir. Önerilen bu yeni yöntemle, ciddi güvenlik sonucu doğurmayan, ancak zaman ve ürün kaybına neden olan bazı hata türleri risk öncelik sırasında alt sıralara düşmüş, müdahalesi fiziksel olarak çok zor olan riskler ise üst sıralara taşınarak daha üst sıralarda önceliklendirilmiştir. Üçüncü aşamada, LİB kullanımına örnek bir analiz olması için NMC (Nikel-Manganez-Kobalt katot kimyasına sahip) bataryalar ve 700 bar basınçlı hidrojen tanklarının bir arada bulunduğu yakıt hücreli hibrit elektrikli araçların (FCHEV) yetersiz havalandırmanın olduğu yarı-kapalı/kapalı alan senaryosundaki karmaşık güvenlik risk faktörleri analiz edilmiştir. Belirlenen 13 faktör, 11 kişilik uzman paneli tarafından DEMATEL yöntemi ile değerlendirilmiştir. Daha sonra uzman paneli unvan, uzmanlık alanı, deneyim ve eğitim kriterlerine göre matematiksel olarak ağırlıklandırılmıştır. Elde edilen veriler Bulanık Karar Verme Deneme ve Değerlendirme Laboratuvarı (DEMATEL), Yorumlayıcı Yapısal Modelleme (ISM) ve Sınıflandırmaya Uygulanan Çapraz Etki Matrisi Çarpımı (MICMAC) entegre yaklaşımıyla analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, sistemdeki arızaları başlatan en temel kök nedenin“İnsan ve Prosedür Kaynaklı İhlaller (C3)”olduğu saptanmıştır. Sistemde belirlenen en tehlikeli ve önem derecesi en yüksek faktör ise sistemde bir arıza esnasında köprü görevi gören NMC batarya kaynaklı“Zincirleme Termal Yayılım (A5)”olarak tespit edilmiştir. Teknik donanımlar (batarya ve hidrojen tankları) ise dış etkenlerden tetiklenen“etkilenen”grupta yer almıştır. Sonuç olarak bu tez, LİB değer zincirinin seçilmiş kritik aşamalarında proaktif güvenlik yönetimi için bütünleşik bir değerlendirme çerçevesi sunmakta, önerilen yeni“Müdahale Zorluğu”parametresi ve uzman yetkinliği ağırlıklı hiyerarşik modellemeler sayesinde risk analizlerine operasyonel bir derinlik kazandırarak literatüre özgün bir katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the occupational health and safety (OHS) risks of lithium-ion batteries (LIBs) during raw material supply, production/testing laboratories, and vehicle utilization stages were examined with a holistic approach. In the first stage, lithium (spodumene-sourced) and cobalt (Cu-Co WOL) production routes were evaluated using the Preliminary Hazard Analysis (PreHA) method. While 51 hazards were identified in the spodumene route, 39 hazards were determined in the cobalt route, revealing that the cobalt supply chain is riskier for OHS and human health. In the second phase, Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) was used to determine risks in the LIB production and testing laboratory. However, since traditional FMEA is weak in evaluating emergency intervention, the“Intervention Difficulty (I)”parameter was added to the method's formula. With this proposed method, failure modes not causing serious safety consequences but causing time and product loss dropped to lower ranks in risk priority, while risks with physically very difficult intervention were moved to higher ranks and prioritized. In the third phase, to serve as an exemplary analysis for LIB use, the complex safety risk factors of fuel cell hybrid electric vehicles (FCHEV), where NMC (Nickel-Manganese-Cobalt cathode chemistry) batteries and 700 bar pressurized hydrogen tanks coexist, were analyzed in a poorly ventilated semi-closed/closed area scenario. The identified 13 factors were evaluated by an 11-member expert panel using the DEMATEL method. Afterwards, the expert panel was mathematically weighted based on title, expertise, experience, and education. The data were analyzed with an integrated approach of Fuzzy Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL), Interpretive Structural Modeling (ISM), and Cross-Impact Matrix Multiplication Applied to Classification (MICMAC). Results showed that the fundamental root cause initiating system failures is“Human and Procedural Violations (C3)”. The most hazardous factor with the highest importance was NMC battery-induced“Cascading Thermal Propagation (A5)”, acting as a bridge during failures. Technical equipment (batteries and hydrogen tanks) was included in the“effect”group triggered by external factors. In conclusion, this thesis presents an integrated framework for proactive safety management in selected critical phases of the LIB value chain. It contributes originally to the literature by adding operational depth to risk analyses through the proposed“Intervention Difficulty”parameter and expert competence-weighted hierarchical modeling.
Benzer Tezler
- Lityum iyon bataryaların sağlık durumu kestirimi için elektrokimyasal ölçüm teknikleri kullanılarak yeni bir yöntemin belirlenmesi
Determination of a new method for estimating the state of health of lithium-ion batteries using electrochemical measurement techniques
ENES HAKAN AYGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KORAY GÜRKAN
DOÇ. DR. SİBEL YAZAR AYDOĞAN
- State of health prediction of lithium-ion batteries using machine learning methods
Lityum-iyon bataryaların makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak sağlık durumu kestirimi
YAVUZ AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURCU ERKMEN
- Derin öğrenme ile lityum-iyon bataryalarda sağlık durumu sınıflandırması, kapasite kestirimi ve kalan faydalı ömür tahmini
State of health classification, capacity estimation, and remaining useful life prediction of lithium-ion batteries using deep learning
MELTEM SÜPÜRTÜLÜ
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSEN YILMAZ
- Sol-jel yöntemi uygulanarak ZrO2 ile yüzey modifikasyonu yapılmış LiMn2o4 yapısının sentezlenmesi ve katot aktif malzemesi olarak incelenmesi
SOL-JEL YÖNTEMİ UYGULANARAK ZrO2 İLE YÜZEY MODİFİKASYONU YAPILMIŞ LiMn2O4 YAPISININ SENTEZLENMESİ VE KATOT AKTİF MALZEMESİ OLARAK İNCELENMESİ
MEHMET EMRE ÇETİNTAŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Akıllı batarya kapasitesinin derin öğrenme yöntemleriyle tahmini
Estimation of smart battery capacity using deep learning methods
TUĞHAN TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMİT ERDEM