Fuoco, incendio, calore elevato: i rischi correlati alle batterie al litio

Le batterie al litio sono sempre più presenti in oggetti che si utilizzano nella quotidianità: smartphone, auto elettriche, monopattini. Accanto ai moltissimi vantaggi bisogna considerare i rischi spesso generati da esplosioni improvvise durante il loro uso o durante la ricarica. Calore elevato, fuoco e incendio: è possibile prevederli?

Le batterie al litio sono ormai utilizzate dappertutto, offrono moltissimi vantaggi e sono relativamente economiche garantendo efficienza per molti cicli di carica. Tuttavia, sempre più spesso si verificano esplosioni durante il loro uso o la carica. Vetture Tesla, autobus e monopattini elettrici sono solo alcuni esempi. A generare l’esplosione è un incremento di temperatura che determina a sua volta un ulteriore aumento di temperatura. Questo fenomeno è detto anche Thermal Rynaway e può essere evitato. Quando una batteria si surriscalda, una delle cellule può iniziare a bruciarsi innescando una reazione a catena.

La causa di un “thermal runaway” è da ricercare per lo più all’interno della batteria. Difetti di costruzione, polveri o piccoli danni possono provocare un corto circuito. Se la batteria è danneggiata, l’incendio si può innescare anche poche ore dopo: ad esempio la batteria di un’automobile elettrica, coinvolta in un incidente, potrebbe infiammarsi anche dopo 72 ore. Lo stesso vale per uno smartphone che cade per terra. Ecco perché bisogna aspettare un po’ di tempo per essere certi di evitare piccoli o grandi disastri.

È possibile ridurre il rischio, osservando alcune precauzioni:

  • evitare di caricare velocemente

  • non esporre dispositivi a batteria alla luce del sole

  • utilizzare solamente il cavo di caricamento originale.

Normalmente non è possibile visualizzare dall'esterno se un accumulatore agli ioni di litio riporta un danno. Un odore di plastica o di gas potrebbe essere un indizio, anche un rigonfiamento del dispositivo potrebbe lasciar intendere che ci sia un danno alla batteria. Esistono dei test di collaudo sulla sicurezza delle batterie. Ad esempio, i Nail Penetration Test vengono eseguiti per simulare cortocircuiti interni alle celle e studiarne l’evoluzione. Il tutto attraverso l’utilizzo di un chiodo. Le probabilità che una cella venga penetrata nell’uso comune in una batteria al litio installata su veicoli elettrici e macchine industriali è decisamente bassa. È un modo per testare la situazione peggiore che possa capitare ad una cella della batteria. Le reazioni al test di penetrazione sono completamente differenti, sia come tempo di propagazione che come temperature raggiunte nelle varie batterie.

L’assemblaggio è un altro fondamentale punto da cui passa la sicurezza intrinseca della batteria, nello specifico il numero dei paralleli all’interno del pacco è l’elemento determinante. Molti produttori di batterie al litio assemblano pacchi batterie con celle di piccola taglia pertanto sono costretti a mettere un numero molto elevato di celle in parallelo.

Pensiamo ad una batteria da 400Ah. Se è composta da celle cilindriche da 3Ah, servirebbero 130 celle in parallelo, se invece è composta da celle prismatiche da 50Ah, in questo caso avremo 8 celle in parallelo.

Cosa succede se una di queste 8 o 130 celle dovesse andare in corto circuito?

La cella al litio che andrà in corto circuito dovrà assorbire tutta l’energia dell’intero parallelo ovvero 8 o 130 volte la sua capacità.

In questo modo la temperatura della cella aumenterà esponenzialmente mettendo a rischio la sicurezza dell’intera batteria o dell’intero veicolo.

Il terzo e ultimo aspetto per garantire la sicurezza dell’interno pacco batteria al litio è l’elettronica che controlla la batteria. Il compito principale è monitorare la tensione e la temperatura delle singole celle.

Secondo il rapporto pubblicato dal Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco (CNVVF) redatto in collaborazione con l’Ente per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente (ENEA) “Rischi connessi con lo stoccaggio di sistemi di accumulo litio-ione” si sono verificati incidenti di varia gravità su diversi dispositivi e apparecchiature elettriche.

In mancanza di normative ufficiali vigenti a tutelare produttori e utilizzatori, il datore di lavoro - per proteggere attività e operatori dai rischi legati alle batterie al litio - dovrebbe mettere in pratica alcuni suggerimenti:

1) verificare la conformità del prodotto rispetto alle specifiche del produttore (schede tecniche del prodotto);

2) evitare lo stoccaggio combinato con altri prodotti infiammabili;

3) verificare la protezione da cortocircuiti dei poli della batteria;

4) verificare la protezione da danni meccanici;

5) stoccare solo batterie con test di certificazione in conformità allo standard di sicurezza UN 38.3 (prototipi solo in casi eccezionali e con valutazione del rischio);

6) monitorare l’area di stoccaggio con un sistema di allarme antincendio idoneo collegato ai servizi di gestione aziendale sempre attivo;

7) rimuovere immediatamente le batterie danneggiate o difettose da zone di stoccaggio e produzione (lo stoccaggio temporaneo fino allo smaltimento deve essere svolto a una distanza sicura o in una zona separata, con protezione antincendio).

Non sempre è facile rispettare queste direttive, specialmente quelle inerenti alla struttura dei luoghi di stoccaggio e distanze di sicurezza, ma è comunque fondamentale attivarsi per farlo. Il futuro sarà elettrico. Il futuro è ora.


 

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