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Stoccaggio batterie al litio in sicurezza

Quella delle batterie al litio è una tecnologia relativamente recente, che dal suo lancio, nei primi anni '90, ha gradualmente sostituito le vecchie tecnologie di accumulo di energia. Le batterie al litio offrono prestazioni elevate unite ad un design compatto e questo ne ha implicato un sempre maggiore utilizzo in dispositivi elettronici e veicoli. Oltre a detti vantaggi, questa tecnologia comporta però anche rischi per la sicurezza. Il potenziale di rischio derivante da uno stoccaggio batterie al litio errato, infatti, è estremamente elevato. Esplosioni ed incendi possono avere conseguenze disastrose, causando danni ingenti e, nel peggiore dei casi, un costo in vite umane.

Nella nostra guida esamineremo da vicino i potenziali pericoli delle batterie al litio e vi forniremo alcuni preziosi consigli per la loro gestione.

Come funziona una batteria

Al fine di valutare i potenziali rischi associati alle batterie al litio, può essere molto utile capirne il funzionamento.

Esistono molti tipi diversi di batterie, in cui il litio viene utilizzato in forma pura o legata. Le celle al litio sono divise in celle primarie (non ricaricabili) e secondarie (ricaricabili) ed un pacco, analogamente alle altre tipologie di batteria, è composto da più celle a seconda della capacità. Ogni cella di litio ha un elettrodo positivo, il catodo, e uno negativo, l'anodo, e tra loro si trova un elettrolita a conduzione ionica. Ciò garantisce il trasporto degli ioni di litio tra gli elettrodi durante i processi di carica e scarica. Il separatore è una parte importante del dispositivo ed ha la funzione di arrestare il contatto diretto tra l'anodo e il catodo e quindi impedire un corto circuito.

Durante il processo di scarica, gli ioni di litio e gli elettroni vengono rilasciati sul lato dell'anodo, fluiscono attraverso il circuito esterno e sono disponibili per fornire forza elettromotrice. Allo stesso tempo, gli ioni di litio attraversano il fluido elettrolitico e il separatore fino al catodo.

I pericoli correlati all'utilizzo e allo stoccaggio batterie al litio

Le batterie al litio, se gestite o conservate in modo errato, possono rappresentare un notevole rischio per la sicurezza degli operatori e degli ambienti aziendali. Inoltre, difetti di fabbrica o contaminazioni possono aggravare questi rischi. Livelli di carica troppo bassi, incendi, reazioni chimiche sono solo alcune delle situazioni che si possono presentare in caso di manipolazione o stoccaggio batterie al litio in maniera sbagliata.

Alcuni problemi comuni con le batterie al litio sono:

Pericolo di incendio a causa di deformazione meccanica

Quando si utilizzano batterie al litio, si può facilmente incorrere nel rischio di danneggiarle a causa della loro natura meccanica. Urti e perforazioni, per esempio in caso di collisioni con veicoli operativi, ma anche la caduta su un terreno duro, possono provocare un danneggiamento della batteria e se le celle si deformano ciò può provocare un corto circuito interno e un incendio della batteria. 

Pericolo di incendio a causa di carica eccessivamente bassa

Se le batterie agli ioni di litio non vengono utilizzate per un lungo periodo di tempo, possono scaricarsi completamente. La decomposizione del liquido elettrolitico può portare alla formazione di gas facilmente combustibili. Se si tenta di ricaricare le celle agli ioni di litio completamente scariche, l'energia fornita non può più essere convertita correttamente a causa della mancanza di fluido elettrolitico. Un livello di carica troppo basso può quindi provocare un corto circuito o addirittura un incendio.

Pericolo di incendio a causa di fuga termica (thermal runaway)

Il surriscaldamento delle celle può provocare il rischio di avere un Thermal runaway, questo processo può essere innescato da diversi fattori: dai carichi termici ai danni meccanici, fino ai difetti di fabbrica. Il catodo (composto da ossidi metallici di litio) è l’elemento di maggiore influenza sulla sicurezza delle celle. La sua instabilità chimica ad alte temperature, comporta una decomposizione con conseguente produzione di ossigeno che reagisce esotermicamente con le sostanze organiche (solventi, membrana separatrice ed eventuali additivi) presenti nella cella.Alti livelli di energia termica vaporizzano il fluido elettrolitico, creando ulteriore calore e gas combustibili. Se la temperatura di accensione di un gas viene superata, si incendierà la batteria. La propagazione termica può creare una devastante reazione a catena. Una volta messo in moto, bastano pochi minuti affinché la batteria si bruci ed esploda.

Misure per minimizzare i rischi nello stoccaggio batterie al litio

Lo stoccaggio batterie al litio rappresenta un problema per molte aziende, in quanto non esiste una normativa vigente in materia. Per limitare i rischi, come abbiamo visto nella tabella precedente, devono essere prese misure di sicurezza a seconda del singolo caso specifico. In generale, espolosioni e sviluppo di fiamme in caso di malfunzionamento sono proporzionali dalla potenza delle batterie e cresce in modo proporzionale all'aumentare del numero di pezzi stoccati.

Quando si conservano o si trasportano batterie al litio è bene tenere a mente questi suggerimenti:

  • ottemperare alle specifiche di sicurezza del fornitore (technical data sheets);

  • in caso di trasporto, utilizzare contenitori appositi per questo scopo, dotati essi stessi di materiale estinguente (es: PyroBubbles);

  • proteggere i poli delle batterie contro i cortocircuiti;

  • proteggere le batterie contro le deformazioni causate da urti e danni meccanici;

  • non esporre direttamente e per lunghi periodi le batterie ad alte temperature o fonti di calore (incluso l’impatto diretto della luce solare);

  • assicurare una separazione strutturale o spaziale da altri materiali combustibili, nel caso di mancanza di sistemi di estinzione incendi;

  • rimuovere immediatamente batterie danneggiate o malfunzionanti dalle aree di stoccaggio e di produzione.

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