Las baterías de iones de litio: los peligros que representan y los cuidados que debemos tener

Las baterías de Ion-Litio: los peligros que presentan y los cuidados que debemos tener

Hernán Cantillo | CHUBB

Este escrito tiene como objetivo compartir información sobre los distintos niveles de riesgo asociados con las baterías de iones de litio, así como las estrategias de mitigación que deben tener en cuenta al gestionar dicho riesgo.

La presencia de baterías de Ion-Litio ha aumentado muchísimo en los últimos años. Ahora las tenemos presentes en muchos de los elementos que usamos todos los días, en nuestros hogares, y oficinas: teléfonos celulares, computadores portátiles, aspiradoras sin cable, patinetas eléctricas, bicicletas eléctricas y autos.

Las baterías de iones de litio (Li-ion) aprovechan su capacidad para ofrecer una alta densidad de energía, una mayor vida útil y un menor impacto ambiental que las tecnologías tradicionales. Como resultado, las baterías de iones de litio se han convertido en la tecnología de almacenamiento de energía elegida por la mayoría de los fabricantes de dispositivos y equipos electrónicos, pequeños y grandes.

Si bien miles de millones de estas baterías funcionan de manera segura todos los días, como sabemos por los informes de los medios e incluso por experiencias personales, estas baterías presentan un riesgo de fuga térmica (thermal runaway).

Para las baterías de iones de litio, los eventos de fuga térmica generalmente comienzan con el sobrecalentamiento de una sola celda; esto enciende el electrolito dentro de esa celda, que enciende las celdas adyacentes. Las causas de la fuga térmica pueden variar desde celdas de calidad inferior, defectos de fabricación, abuso mecánico y físico y sobrecarga.

Debido a que el litio reacciona exotérmicamente con el agua, estos incendios son increíblemente difíciles de controlar y extinguir. Ciertas baterías de iones de litio también pueden liberar metales pesados y humo tóxico, que son costosos de limpiar y remediar cuando se involucran en un incendio, especialmente en entornos sensibles.

Eventos de Fuga Térmica o Thermal Runaway

Los eventos de fuga térmica en las baterías de iones de litio han resultado en el retiro de millones de baterías de computadoras portátiles debido a informes de sobrecalentamiento e incendios relacionados con las baterías y los cargadores de patinetas, bicicletas y hasta autos y camiones. Si bien estos eventos pueden ser pequeños en número en comparación con los miles de millones de unidades en uso sin eventos adversos informados, refuerzan la necesidad de una evaluación de riesgos sólida.

A continuación, se muestran las cuatro etapas de la fuga térmica:

Etapa 1: Factor de abuso

Etapa 2: Generación de gases residuales

Etapa 3: Generación de humo

Etapa 4: Generación de fuego

La gravedad del riesgo de incendio asociado con el almacenamiento de baterías de iones de litio depende de la cantidad de baterías, la química de las baterías, la forma física, la calificación energética (amperios-hora), el estado de carga (SOC), el espacio y la disposición del almacenamiento y el embalaje del producto. Además, existe evidencia de un mayor riesgo de incendio debido a la manipulación brusca y la ruptura de la integridad de la batería, como la perforación, con la fuga térmica resultante, ya que las sustancias químicas del litio reaccionan con el oxígeno. Los métodos de manejo de inventario para garantizar que las baterías no se dañen y la identificación y el aislamiento de las existencias que puedan estar dañadas también son clave.

¿Qué se debe hacer?

Asegúrese de tener un plan de respuesta de emergencia para abordar la exposición al fuego. Capacite a sus operadores para identificar los primeros signos de fuga térmica para una respuesta rápida, y ofrézcales capacitación formal sobre las acciones a tomar en caso de incendio o fuga térmica que involucre al equipo.

A continuación, se presentan algunas de las mejores prácticas para iniciar dentro de sus instalaciones:

Considere seriamente formas de minimizar el almacenamiento de baterías de iones de litio dentro de sus instalaciones, incluidas las opciones de almacenamiento al aire libre o instalaciones protegidas de terceros.
Proteja las baterías almacenadas de daños físicos.
Almacene las baterías a un nivel de carga entre 30 y 50 %.
Mantenga una temperatura constante entre 50 y 80 °F (10 y 27 °C) en el área de almacenamiento.
Establezca pautas para identificar y manipular baterías de iones de litio dañadas o sobrecalentadas.
Considere mantener un recipiente no combustible lleno de agua a 25 pies (8 m) de su edificio para colocar cualquier batería o recipiente con evidencia de daño físico o mecánico.
Considere almacenar las baterías de iones de litio dentro de gabinetes de almacenamiento de seguridad para baterías de iones de litio especialmente diseñados para ello.
Un ingeniero de riesgos debe revisar cualquier protección de rociadores contra incendios de almacenamiento a granel para garantizar una protección adecuada. Las baterías de iones de litio necesitan diseños de rociadores robustos con fuertes suministros de agua para controlar el fuego.
Asegúrese de que cualquier equipo alimentado por batería de iones de litio esté listado/aprobado por un laboratorio de pruebas reconocido a nivel nacional (NRTL), como Underwriters Laboratories (UL). Otras marcas comunes incluyen CE, CSA e IEC.
Tenga un plan de respuesta de emergencia para abordar la exposición al fuego de la batería de iones de litio. Capacite a sus empleados y operadores sobre las señales de fuga térmica y tenga procedimientos formales sobre lo que deben hacer en caso de incendio y fuga térmica que involucre al equipo de manejo de materiales.
Considere la posibilidad de instalar kits de respuesta a incidentes cerca de las baterías, como mantas resistentes al fuego, guantes, tambores de contención no combustibles y medios de supresión de incendios, ya que es posible que no sea posible reubicar las baterías una vez involucradas en un evento de incendio.

¿Qué pasa con los Autos Eléctricos?

Los Autos Eléctricos (EV) que tienen baterías de Iones de Litio no so ajenos a eventos de fuga térmica. Como en otros rubros, acá cada fabricante a desarrollado su propia batería con “secretos” para hacerlas mas duraderas o que se carguen mas rápidamente. Esto hace que sean distintas entre ellas. Al igual que en otras baterías, las mismas pueden sufrir fuga térmica si son golpeadas, perforadas o mojadas.

El control en caso de una fuga térmica es más difícil ya que la capacidad que tiene de almacenamiento de energía es muy alta, la ubicación dentro del vehículo puede hacer difícil su combate y las presencia interna o justo al lado de otros autos (que en la actualidad tienen una gran cantidad de componentes plásticos) hace que el fuego rápidamente tome gran tamaño.

¿Y en el transporte marítimo?

Los autos cuando son transportados en buques son normalmente sometidos a condiciones diferentes a las propias de su uso; ya el manejo que hacen para subirlos, estacionarlos y bajarlos de las embarcaciones es en ocasiones duro. Además, es claro que los buques y su carga son sometidos a fuertes y bruscos movimientos durante las travesías que llevan a cabo.

Esto puede afectar las baterías que después sufran una fuga térmica. Las tripulaciones cada vez son mas inestables y los entrenamientos que reciben en los sistemas de protección contra incendios abordo no son atendidos a conciencia. Los medios de protección abordo en muchas ocasiones no están activos y además, no son los adecuados para este tipo de incendios.

Ya existen algunas iniciativas tanto de fabricantes como de líneas de transporte Ro-Ro y la IUMI que van en camino a mejorar los medios de detección y extinción, lo mismo que un posible cambio en la disposición de los autos eléctricos abordo.

Los incendios de baterías de Iones de Litio son eventos que ocurren Muy Rápido, que llegan a Muy Alta Temperatura que son de Muy Difícil Control.