Veicoli elettrici e ibridi

Incendio della batteria: cosa fare?

POWERTECH International GmbH vi offre il sistema giusto!

Più alta è la densità di energia delle batterie e degli accumulatori, maggiore è il rischio di incendio. Gli incendi causati da celle contenenti litio procedono in modo diverso rispetto a quelli "normali", come quelli causati da fuoriuscite di benzina. Nel frattempo, le tecniche di spegnimento e i mezzi di prevenzione sono progrediti con il nostro sistema antincendio POWERTECH International.

Le batterie agli ioni di litio sono pericolose: più volte le celle hanno preso fuoco all'improvviso. Si tratta di un fenomeno nuovo nel campo dell'accumulo di energia, perché a differenza delle batterie "classiche" con elettroliti a base d'acqua, queste utilizzano solventi organici - cioè idrocarburi - che sono infiammabili quasi quanto la benzina. Gli autobus elettrici, le auto elettriche e le macchine per l'edilizia elettrica hanno già preso fuoco. Ma non sono solo le batterie a essere colpite, anche le celle primarie non ricaricabili possono prendere fuoco.

Al fine di prevenire tali casi, presso POWERTECH International si sta svolgendo un'intensa attività di ricerca! Non solo gli incendi che scoppiano da soli sono oggetto di indagini meticolose. Invece, gli incendi creati intenzionalmente vengono studiati in condizioni controllate in un ambiente protetto, al fine di studiare i singoli processi e il successo dei vari metodi di spegnimento. I test condotti nei laboratori sperimentali sono deliberatamente resi difficili.

L'energia immagazzinata nei sistemi al litio di tutti i tipi può essere di ordini di grandezza molto diversi: da pochi wattora negli smartphone a pochi kilowattora nelle auto elettriche fino a molti megawattora nei sistemi di stoccaggio per supportare la rete elettrica. Occorre tenere presente che anche una cella molto piccola che prende fuoco può innescare un incendio di grandi dimensioni.

Cause multiple di incendio

La causa più comune di un incendio è il surriscaldamento di una o più celle. Ad esempio, in un incidente tra un'auto elettrica e un veicolo con motore a combustione interna, il carburante fuoriuscito può prendere fuoco e riscaldare la batteria. In alcune circostanze, tuttavia, anche una forte radiazione solare è sufficiente se il sistema di raffreddamento si guasta allo stesso tempo. Se la cella si scalda troppo, il separatore può fondersi - a partire da circa 150 °C - e si può verificare un cortocircuito interno. La cella sempre più calda che ne deriva riscalda le celle vicine, il che può portare alla fuga termica dell'intero sistema di batterie. Possono verificarsi temperature superiori ai 600 °C.

Più probabile è invece il surriscaldamento direttamente all'interno della batteria, ad esempio a causa di un guasto del sistema di gestione della batteria (BMS). Normalmente, il BMS protegge la batteria da condizioni operative dannose. Tuttavia, un difetto nell'elettronica può causare un sovraccarico, con conseguenze pericolose. Altrettanto distruttivo è un assorbimento di corrente eccessivo e ancor più - se il fusibile solitamente incorporato si guasta - un cortocircuito "duro" in cui possono fluire diverse migliaia di ampere.

Ma anche l'altro estremo comporta rischi elevati. Quando si carica una cella agli ioni di litio danneggiata da una scarica profonda , la quantità di energia fornita non può più essere immagazzinata sotto forma di energia chimica a causa della mancanza di liquido elettrolitico e l'energia di carica si trasforma in calore. Inoltre, gli ioni di rame disciolti dal collettore di corrente si depositano sulla grafite dell'anodo sotto forma di aghi, detti anche dendriti. Possono perforare il foglio di separazione e causare un cortocircuito.

Un'altra causa di incendio è il danneggiamento meccanico di una cella, ad esempio a causa di un incidente che coinvolge un'auto elettrica, o dopo la fine dell'uso sulla via del riciclaggio a causa di una manipolazione approssimativa. Pertanto, durante la raccolta è necessario osservare rigorosamente le norme di sicurezza. Questi sono inutili se i consumatori gettano nei rifiuti domestici i loro telefoni cellulari, per lo più ancora funzionanti e solo obsoleti. È stato anche dimostrato che sono finiti nel cestino della carta e hanno provocato un incendio nella macchina continua.

Soprattutto ad alte correnti, c'è il rischio che gli ioni di litio si depositino come litio metallico sotto forma di dendriti sull'anodo invece di essere reincorporati nella grafite, sempre con il rischio di cortocircuiti.

Un altro pericolo è rappresentato dalle batterie e dai caricabatterie contraffatti, che spesso non sono conformi alle norme di sicurezza vigenti.

Cosa succede esattamente durante un incendio?

I singoli tipi si comportano in modo molto diverso in termini di sicurezza. Particolarmente pericoloso è l'accumulatore al litio-biossido di cobalto, noto anche come accumulatore Li-CoO2, anch'esso responsabile degli incidenti di Samsung e ora in forte declino. Una buona alternativa è la cella NMC con un catodo misto di nichel, manganese e ossido di cobalto, che consente di ottenere una maggiore densità energetica. La più sicura è la cella LFP (litio ferro fosfato), che però ha una densità energetica molto inferiore. Nelle celle, il componente più infiammabile è l'elettrolita. Il solvente è una miscela di vari carbonati organici, tutti con basso punto di infiammabilità e di ebollizione. La grafite è carbonio; nelle celle a sacchetto, anche il rivestimento in plastica è infiammabile.

Se le cellule prendono effettivamente fuoco, possono essere soffocate impedendo all'ossigeno di entrare. Diverso è il caso della reazione esotermica dei materiali elettrodici tra loro, che non può essere estinta. Ad alte temperature, gli ossidi metallici catodici si decompongono sotto l'effetto dell'ossigeno, per cui - in assenza di alimentazione d'aria esterna - l'elettrolita, la grafite con il litio immagazzinato e anche l'alluminio della linea di alimentazione del catodo possono bruciare a lungo. Per fermare questo fenomeno, solo un forte raffreddamento può essere d'aiuto. Esiste anche un rischio di esplosione dovuto alla penetrazione di polvere di grafite all'esterno.

Quando la cella viene riscaldata , per prima cosa l'elettrolita evapora. L'alta pressione si accumula, la cella si gonfia fortemente fino a quando i gas caldi - principalmente idrocarburi, monossido di carbonio, fluoruro di idrogeno, idrogeno - fuoriescono attraverso le valvole di sovrapressione previste o attraverso lo scoppio incontrollato del guscio esterno. Oltre al rischio di avvelenamento, c'è anche il rischio di esplosione, con materiali solidi, parti di involucri di celle o ossidi di metallo, anch'essi tossici, che volano in giro.

Più basso è il livello di carica di una cella, minori sono le conseguenze in caso di incendio. Ma attenzione: anche una cella apparentemente scarica contiene ancora molta energia. In caso di guasto, può rilasciare circa 6-10 volte l'energia elettrica rimovibile sotto forma di energia termica. La reazione di una fuga termica non può essere interrotta dall'esterno e termina in breve tempo con un incendio della cella che può portare alla completa distruzione in pochi secondi.

Estinzione di una batteria agli ioni di litio con il nostro sistema antincendio POWERTECH International GmbH.

In collaborazione con il produttore Dr. Sthamer (Amburgo) e l'Istituto Fraunhofer, abbiamo sviluppato per voi l'agente estinguente speciale adatto e il relativo sistema coordinato!

Richieste di informazioni a : info@powertech-international.com

Le nostre soluzioni:

Sistema antincendio indiretto

La linea di rilevamento POWERTECH in un sistema diretto ha una doppia funzione.

Rileva l'incendio dopo che è stato innescato e lo spegne allo stesso tempo!

Sistema antincendio diretto

La linea di rivelazione POWERTECH viene utilizzata in un sistema indiretto, esclusivamente per la rivelazione di incendi.

L'estinzione avviene tramite una linea di spruzzatura separata con ugelli speciali.

Vantaggi dei nostri sistemi

I sistemi antincendio di POWERTECH International GmbH si distinguono in particolare per le seguenti caratteristiche: