En aquest article PREFIRE ens parla de les bateries de liti. En les últimes tres dècades, les bateries d’ió liti han experimentat una proliferació massiva en dispositius electrònics, vehicles elèctrics i sistemes d’emmagatzematge d’energia, gràcies a la seva alta relació energia-pes, autonomia i càrrega ràpida. No obstant això, aquest augment del seu ús també ha exposat un risc significatiu d’incendis a causa de la inflamabilitat dels seus components i la complexitat de l’extinció. En aquest article tècnic, explorarem en profunditat els desafiaments associats amb el risc d’incendis en bateries d’ió liti i com els sistemes de protecció activa i passiva, juntament amb la contínua innovació, busquen mitigar aquests riscos. També examinarem les recomanacions dels fabricants per a la monitorització i extinció adequada, amb la finalitat de controlar eficaçment els incendis en aquest tipus de bateries.
En els últims trenta anys les bateries d’ió liti han passat a estar presents en una infinitat d’aparells que es beneficien dels seus avantatges, des de telèfons intel·ligents, els rellotges i en general tota l’electrònica de consum, fins a les grans bateries d’alta capacitat dels vehicles elèctrics o sistemes d’emmagatzematge d’energia (SAE).
-
- Alta relació energia-pes
- Entrega d’energia màxima durant tot el temps.
- Capacitat de càrrega ràpida
- Gran autonomia
- Manteniment gairebé nul
- Llarga vida útil
No obstant això, les bateries d’ió liti també tenen alguns perills i riscos com el d’incendis.
Què fa diferent del risc d’incendis en bateries de liti?
La seva configuració. El cor de les bateries són cel·les electroquímiques. Cada cel·la, a grans trets, emmagatzema energia de forma química i l’allibera en forma elèctrica a través d’una sèrie de reaccions electroquímiques. Per a aconseguir-ho, el seu interior consta d’una sèrie de components que generen el moviment dels ions que estableix un corrent elèctric dins de les bateries, a més, d’un separador que evita que aquests components es toquin físicament i es provoqui un curtcircuit.
Les bateries d’ions de liti combinen materials d’alta energia que són altament inflamables. Qualsevol curtcircuit intern pot desencadenar un desbordament tèrmic, esdeveniment que té lloc quan una sola cel·la o àrea dins d’una cel·la assoleix temperatures elevades a causa d’una fallida de la bateria. Aquesta alta temperatura inflamaria el líquid orgànic que la compon, i la seva descomposició allibera oxigen, la qual cosa aviva el risc d’incendis i dificulta el seu control i extinció.
Per tot això, és un risc desfavorable enfront d’altres tecnologies a causa de:
-
- Major possibilitat de propagació.
- Dificultats per a fer arribar l’agent extintor a la bateria o la cel·la.
- Possibilitat d’explosió.
- El control i extinció es pot allargar durant molt temps.
Causes de fallada de les bateries d’ions de liti
Les principals causes de fallada de les bateries de liti i el consegüent risc de sobreescalfament i/o autoignició són:
-
- Abús mecànic: doblegar, flexionar o deformar alguna de les cel·les.
- Abús tèrmic: Exposició a altes temperatures.
- Abús elèctric: Sobrecàrrega o descàrrega excessiva.
- Envelliment de les cel·les.
Etapes de les fallades de les bateries de liti
Els sistemes de protecció contra incendis actuen quan tota la resta ha fallat, per tant, és important identificar les reaccions de les bateries en cas de fallida per a poder controlar la situació amb la màxima urgència possible.
Qualsevol incendi en les bateries d’ions de liti comença amb la propagació de gas i partícules. Després d’això, en les següents etapes del desenvolupament del foc, el fum es fa visible amb la consegüent formació de flames.
Sistemes de protecció activa i passiva en incendis de bateries de liti
-
- Detecció precoç: és fonamental la detecció molt ràpida i fiable de cel·les o bateries que mostrin signes anormals per a evitar el desbordament tèrmic.
Hi ha moltes tecnologies disponibles per a detectar aquests incendis; per a seleccionar la més idònia cal tenir en compte:
-
-
- Si és possible una detecció molt primerenca de l’incendi basada en el gas o el fum després de la fallada incipient d’una cel·la.
- L’entorn en el qual ens trobem, ja que condicionarà el sistema de detecció automàtica d’incendis a instal·lar.
-
Sobre la base d’aquestes dues premisses, podem seleccionar diferents tecnologies: Detectors de fum per aspiració, detectors d’ionització de flama, càmeres termogràfiques, etc.
-
- Sectorització d’incendis: evitar la propagació de l’incendi. Evitar aglutinar moltes bateries en un mateix lloc, i fins i tot separar-les d’altres elements que puguin entrar en combustió i així propagar-se l’incendi. Les cortines tallafocs, en aquest sentit és una solució fàcil d’integrar en l’arquitectura i que permet separar els riscos d’incendis resistint fins a 2 hores a 1.100ºC.
- Control de fums: és fonamental controlar la temperatura i la quantitat de fum per a evacuar als ocupants i donar suport a les operacions d’extinció. Això és possible gràcies a un sistema de control de temperatura i evacuació de fums (SCTEH) que caldrà dissenyar en cada cas tenint en compte les necessitats de protecció i les condicions de l’establiment.
- Extinció d’incendis: Els sistemes d’extinció automàtica extingeixen o contribueixen a prevenir la propagació de l’incendi. Una qüestió clau en qualsevol sistema d’extinció d’incendis és seleccionar l’agent extintor més adequat, la descàrrega correcta de l’agent amb un cabal i una pressió suficients, sense oblidar la correcta instal·lació i el seu rigorós manteniment. Els sistemes més idonis per a incendis en bateries d’ió liti poden ser sistemes automàtics per diluvi, sistemes automàtics per aigua nebulitzada, sistemes automàtics per encapsulament.
Les cel·les de les bateries, en molts casos, estan contingudes en paquets de bateries segellats amb classificació IP. Això fa que sigui difícil o en molts casos impossible aplicar un agent d’extinció d’incendis directament a la cel·la danyada. La configuració de l’envolvent de la bateria influeix en gran manera en el risc i en l’estratègia d’extinció prevista, i és por això que també resulta fonamental els sistemes manuals d’extinció com boques d’incendis equipades BIEs, hidrants exteriors, columnes seques, extintors manuals.
El futur de la protecció contra incendis de bateries de liti
El risc d’incendis en bateries de liti és nou, desconegut i canviant, però cal celebrar que els mateixos fabricants de bateries estan fent grans avanços per a minimitzar el risc d’incendis a través d’aplicació de solucions de protecció passiva inherents en les mateixes cel·les o bateries.
Cada aplicació de protecció contra incendis requereix una solució específica, basada en l’ús de sistemes homologats, ja que no existeix un concepte de protecció que s’adapti per igual a totes les aplicacions.
Les bateries d’ions de liti varien i continuen evolucionant, quant a la seva configuració, la seva química i els seus materials. És per això que la innovació en aquest camp és un factor decisiu per a controlar el risc d’incendis.
Avui dia els mateixos fabricants recomanen:
-
- Monitorotzar la temperatura de la bateria utilitzant càmeres tèrmiques per a determinar un possible incendi no visible en les bateries.
- Respecte a l’extinció de l’incendi, recomanen continuar aplicant l’agent extintor fins al cap de 20 minuts de l’extinció.
- Per a l’extinció per part de Bombers, actuar amb molta aigua, disposant aproximadament 11.000 litres d’aigua, la qual cosa seria un equivalent a 3 camions de bombers.
- El risc d’ignició es mantindrà, per la qual cosa s’hauria de monitorar temperatura de la bateria fins a 48 hores següents.
