Le batterie agli ioni di litio sono tra le batterie più comunemente utilizzate oggi, trovando ampia applicazione nei dispositivi elettronici mobili, nei veicoli elettrici, nei sistemi di accumulo di energia e altro ancora. Tuttavia, con l’aumento della capacità delle batterie e delle dimensioni dei pacchi batteria, aumenta anche il rischio di fuga termica. Quando si verifica una fuga termica, le reazioni chimiche interne rilasciano una serie di gas infiammabili e tossici, tra cui principalmente idrogeno, monossido di carbonio, anidride carbonica, metano e fluorocarburi. Attualmente non esiste una tecnologia in grado di prevenire completamente la fuga termica nelle batterie al litio; l’attenzione è invece rivolta alla prevenzione tecnica e alla diagnosi precoce per stroncare il pericolo sul nascere.
1.Caratteristiche dei gas rilasciati durante l'instabilità termica della batteria al litio:
L'idrogeno è uno dei prodotti gassosi più comuni dell'instabilità termica delle batterie al litio. È altamente infiammabile; il contatto con una scintilla o una fiamma può facilmente innescare un'esplosione. Inoltre, l’idrogeno è incolore e inodore, rendendolo difficile da rilevare e aumentando il pericolo che rappresenta durante la fuga termica. Di conseguenza, durante la produzione, l’uso e lo stoccaggio delle batterie al litio devono essere implementate rigorose misure di sicurezza per prevenire l’accumulo di idrogeno e le conseguenti esplosioni.
Il monossido di carbonio è un altro gas tossico comune prodotto durante l'instabilità termica attraverso la decomposizione termica o la vaporizzazione di solventi organici e altri materiali all'interno della batteria. Il monossido di carbonio è dannoso per il sistema respiratorio umano e per la salute generale; l'esposizione prolungata ad alte concentrazioni può portare ad avvelenamento o addirittura alla morte. Pertanto, in caso di fuga termica, è necessario adottare misure rapide per ridurre le concentrazioni di monossido di carbonio e garantire la sicurezza del personale.
L'anidride carbonica è un altro gas generato durante l'instabilità termica della batteria al litio. Sebbene l’anidride carbonica non sia intrinsecamente tossica, elevate concentrazioni possono comportare rischi per la salute. Inoltre, l’emissione su larga scala di anidride carbonica aggrava il cambiamento climatico globale. Pertanto, dovrebbero essere compiuti sforzi per ridurre al minimo le emissioni di anidride carbonica nella gestione degli incidenti di instabilità termica.
Il metano è un altro gas infiammabile prodotto durante l'instabilità termica della batteria al litio. Come l’idrogeno, il metano è altamente infiammabile; il contatto con una fonte di accensione può facilmente innescare un incendio o un'esplosione. Pertanto, è necessario adottare misure rapide durante gli incidenti di fuga termica per prevenire l’accumulo di metano e il conseguente rischio di incendio.
Inoltre, i fluorocarburi sono gas tossici generati durante la fuga termica delle batterie al litio. Sono pericolosi per la salute umana e un'inalazione eccessiva può portare a gravi problemi di salute. Pertanto, la generazione e l’emissione di fluorocarburi dovrebbero essere ridotte al minimo durante la produzione e l’uso delle batterie al litio.
2. Per mitigare il rischio di fuga termica nelle batterie agli ioni di litio, è necessario implementare una serie di misure preventive, tra cui:
(1). Rafforzare i processi di produzione e i test di qualità per migliorare le caratteristiche di sicurezza della batteria, come protezione da sovratensione, sovraccarico, scarica eccessiva, sovracorrente e cortocircuito, garantendo che l'alimentazione venga interrotta tempestivamente in condizioni anomale per prevenire incidenti di sicurezza come l'instabilità termica.
(2). Stabilire protocolli completi per l'uso e la gestione delle batterie al litio, standardizzare le pratiche di utilizzo e conservazione e aderire rigorosamente alle norme di sicurezza per proteggere le batterie da condizioni avverse come cortocircuiti esterni, schiacciamento ed esposizione ad alte temperature.
(3). Installa "4 in 1" rilevatore multigas fisso. Questi dispositivi in genere integrano funzionalità di monitoraggio simultaneo di idrogeno (H₂), monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CO₂) e metano (CH₄) per monitorare le perdite e le concentrazioni di gas in tempo reale. In caso di fuga termica, se le concentrazioni di gas raggiungono soglie preimpostate, il dispositivo attiva un allarme acustico e visivo (luce rossa), consentendo al personale di agire rapidamente per garantire la sicurezza e proteggere l'ambiente.