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Baterías de iones de litio: conocimientos de seguridad actuales
Por: Traducción del texto escrito por Florian Scharr
VDS, EL INSTITUTO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS MÁS IMPORTANTE DE EUROPA, Y REVISTA CONTRA INCENDIO, LA REVISTA MÁS IMPORTANTE DE MÉXICO SOBRE ESTE TEMA, LE OFRECEN UN PANORAMA ACTUAL DE LAS INVESTIGACIONES Y ACCIONES EN RELACIÓN CON LOS PELIGROS POTENCIALES QUE REPRESENTA EL TRASLADO, MANIPULACIÓN Y USO DE LAS BATERÍAS DE LITIO, PERO SOBRE TODO, LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN. CADA DÍA ES MÁS FRECUENTE ESCUCHAR SOBRE INCENDIOS INCONTROLABLES CAUSADOS POR ESTA JOVEN TECNOLOGÍA. DE TAL MANERA QUE, AQUÍ TAMBIÉN ENCONTRARÁ DATOS QUE PUEDEN AYUDAR A LOS RESPONSABLES DE LA SEGURIDAD.
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Así como los usos y costumbres han ido cambiando con el tiempo, también el desarrollo de la tecnología modifica consumos y prácticas; por ejemplo, en lugar de las bonitas e inofensivas pilas de zinc-carbono, que todavía podemos admirar en dispositivos de bajo consumo como nuestro mando a distancia, ahora tenemos lo que los expertos se refieren coloquialmente como “divas hipersensibles que estallan ante cualquier pequeño problema” (Instituto de Investigación de Siniestros de las Aseguradoras Alemanas).
De cualquier manera, las baterías de litio (término que engloba a los distintos sistemas de baterías que utilizan litio puro o ligado, químicamente ideal por su capacidad general de almacenar alta densidad de energía con baja autodescarga), representan ventajas en su implementación y se adecuan a las necesidades de los mercados, pues tienen una resistencia y una vida útil mucho mayores. Los viejos carbones de zinc no merecían realmente el nombre de “pila”, ya que, solo emitían cantidades muy débiles de energía, se autodescargaban continuamente y, sobre todo, se les tenía que suministrar cerca de diez veces más energía de la que podía sacarse de ellas. Por eso, las baterías de iones de litio son mucho más resistentes y duraderas; situación que las pone en un contexto en el que están ganando terreno en todos los ámbitos de nuestra vida, desde los teléfonos móviles y los ordenadores, hasta los coches electrónicos; pero, por desgracia, también representan un riesgo de incendio considerablemente mayor.
El corazón de este sistema de baterías son las celdas electroquímicas, normalmente, de electrolito fácilmente inflamable. Un problema central es la, hasta ahora, inevitable destrucción del separador de los diodos por el envejecimiento. Las celdas de la batería son individuales, por lo que envejecen a ritmos diferentes. Mientras que las células “jóvenes” de una misma batería tienen capacidad y dicen “puedo con más”, las células “viejas” ya están sobrecargadas, lo que provoca su sobrecalentamiento.
Lo mismo ocurre en el caso de la peligrosa descarga profunda (más sobre esto más adelante). De tal manera que, en un sentido desafortunado, como resultado de esa física, las baterías de litio pueden dispararse por una enorme masa de factores que las antiguas baterías de zinc-carbono no tenían en absoluto como característica:
Manipulación incorrecta
Daños mecánicos
Estrés térmico (muchos ejemplos de coches/autobuses que han estado al sol en un día caluroso y se han quemado, incluso han explotado, debido a que el motor eléctrico o la pequeña batería del sistema de navegación se han “quemado”)
Cortocircuito interno y externo
Sobrecarga
Descarga profunda; sí, desgraciadamente esta tecnología puede dispararse estando vacía, posiblemente provocando una combustión espontánea. Pero básicamente cuanto mayor sea el nivel de carga (el llamado SoC, estado de carga relativo a la capacidad de las baterías, suele expresarse en porcentaje “0% significa vacío”), mayor es el peligro.
Y lo que parece una colección artística de casi todos los posibles iconos de peligro que se pueda imaginar es, por desgracia, lo que encontrará indicado en cada una de las baterías.
Ahora bien, por otro lado, el humo es siempre muy tóxico, y diferentes estudios alemanes demuestran que los daños causados por el humo suelen ser diez veces superiores a los causados por las llamas; un solo kilo de plástico ardiendo, totalmente inofensivo para las llamas, genera hasta 2.500 m3 de humo mortal. Rápidamente alcanza y contamina bienes caros y partes del edificio que nunca verán el fuego en sí; asfixiando a las personas en cuestión de segundos. Aunque el humo siempre es malo, el humo de Li-Ion es terrible. Debido a la masa de productos químicos peligrosos contenidos en el interior de la batería, y que, en un incendio liberarán al aire:
Ácido fosfórico (H3PO4), ácido fluorhídrico (HF): metales pesados móviles - clasificados médicamente como “fuerte veneno de contacto”, “especialmente crítico”, “grave peligro para la salud ya en muy baja concentración”.
Hidrógeno: que es explosivo en contacto con el aire y el fuego; con la cantidad de hidrógeno desafortunadamente aumentando con cada ciclo de carga.
Además, como si esta tecnología fuera un supervillano creado especialmente para dar graves problemas a Batman o a los X-Men (o en este caso a los bomberos, aún más heroicos de verdad, así como a los responsables de la seguridad), el oxígeno está compactado en la propia batería, complicando cualquier extinción cuando hay un fuego por su causa; gases explosivos todavía pueden acumularse debajo de la cubierta. En Australia, en 2021, 150 bomberos tardaron 4 días en extinguir una batería de 13 toneladas. Aún “peor”, una batería extinguida puede volver a encenderse en cualquier momento, incluso días después de un incendio. Si quiere comprobar lo que puede hacer la cantidad habitual de baterías de la industria, vea el minuto 5:30 de este vídeo de un incendio bastante fácil e inofensivo en un almacén que alcanzó a las baterías de litio ahí almacenadas. https://www.youtube.com/watch?v=vQ1cabt3jXc
No hubo ninguna advertencia para los bomberos, ya que, el encargado había almacenado durante años, enormes cantidades de baterías de zink-carbono y, comprensiblemente, no se dio cuenta de que esos productos estándar se habían convertido, de repente, con una nueva tecnología, en altamente inflamables, incluso explosivos.
Todos estos hechos aterradores dan lugar a titulares de periódicos con frases como:
“Batería infernal”
“La gente cree que es una batería, pero están colocando una bomba en su casa”
“Los e-cars no pueden extinguirse”
En este punto es pertinente aclarar que existen algunas noticias buenas, sin duda pueden extinguirse, pero lleva mucho tiempo. Y según los bomberos alemanes, los e-cars no arden con más frecuencia que los coches normales. Pero, como ya hemos dicho, las baterías son mucho más peligrosas con el paso del tiempo.
Basta ya de estos datos terroríficos, continuemos con datos más amables; citando la declaración de la Asociación Alemana de Aseguradoras, tras realizar pruebas prácticas junto con VdS: “en principio, puede asumirse que las baterías de litio y también las tecnologías de carga correspondientes deben considerarse comparativamente seguras si se manejan adecuadamente. Si se manipulan correctamente, las baterías de litio no presentan ningún riesgo de incendio inusual; la tecnología es adecuada para el uso diario”; por tanto, “fabricantes, distribuidores y consumidores tienen una responsabilidad considerable cuando tratan con estos potentes dispositivos”.
La cuestión central que se plantea ahora es, “si se manipulan correctamente”, ¿qué significa esto exactamente?, estas mercancías peligrosas deben: embalarse en unidades pequeñas, manipularse con protocolos especiales, almacenarse por separado y separarse de acuerdo con las medidas de seguridad contra incendios. En las zonas que no estén protegidas por un sistema automático de extinción, deberá preverse una separación estructural o espacial de al menos 2,5 m de otros materiales combustibles.
Las aseguradoras alemanas han agrupado sus conclusiones y consejos de seguridad en una publicación que puede descargarse gratuitamente aquí https://shop.vds.de/download/vds-3103en (o teclear VdS 3103en, en un buscador), en la que recomiendan, por ejemplo, “normas generales de seguridad que deben observarse en todo momento”:
“La inspección de mercancías entrantes garantizará que sólo se almacenen pilas y baterías no dañadas, para las que se disponga del número ONU 38.3 como prueba de la comprobación”. Especial consideración merecen los prototipos y las devoluciones.
“No exponer a altas temperaturas o fuentes de calor (por ejemplo, luz solar directa)”; 60 °C es especificado por conocidos fabricantes como límite superior para proteger contra la pérdida de capacidad y el aumento del riesgo de incendio. En el otro lado de la balanza, evite también exponerlas a las heladas. Cuanto más tiempo afecten las bajas temperaturas a las pilas, mayor será el riesgo de pérdida de capacidad y de daños peligrosos en las células. Así que, por ejemplo, no almacene las baterías en una parte de un edificio sin calefacción en invierno.
Respetar las especificaciones del fabricante correspondiente y las fichas técnicas de los productos.
Prevención de cortocircuitos externos (protección contra cortocircuitos de los terminales de la batería, por ejemplo, mediante tapones).
Prevención de cortocircuitos internos (protección contra daños mecánicos).
“Retire inmediatamente cualquier batería de litio dañada o defectuosa del área de almacenamiento y producción y guárdela temporalmente a una distancia segura o en un área separada con tecnología de protección contra incendios hasta su eliminación”.