Batterie agli ioni di litio alimentano molti dei nostri dispositivi quotidiani, dai computer portatili ai telefoni, fino ai veicoli elettrici. Tuttavia, quando queste batterie invecchiano e si degradano, diventano più suscettibili a modalità di guasto come la fuga termica che può portare a un incendio. Le vecchie batterie al litio possono quindi bruciare facilmente?
Le vecchie batterie al litio si bruciano facilmente?
La risposta breve è sì: le vecchie batterie al litio possono assolutamente rappresentare un rischio di incendio maggiore.
Quando le batterie agli ioni di litio vengono sottoposte a cicli di carica/scarica per mesi e anni, si verificano cambiamenti interni che ne riducono la stabilità:
- Il liquido elettrolitico che consente il flusso degli ioni di litio si degrada lentamente con il tempo. Si formano impurità che possono interferire con il corretto funzionamento.
- Gli elettrodi, come l'anodo e il catodo, subiscono una lenta corrosione. Ciò comporta il danneggiamento dell'integrità strutturale, causando cortocircuiti elettrici.
- Anche la membrana di separazione che impedisce all'anodo/catodo di toccarsi decade lentamente. Se si guasta, la batteria va in cortocircuito.
Tutti questi meccanismi di invecchiamento contribuiscono a rendere più probabili gli incidenti di fuga termica nelle batterie più vecchie:
Che cos'è la fuga termica?
La fuga termica si riferisce a un pericoloso ciclo di feedback all'interno delle batterie che si guastano.
A causa di fattori quali cortocircuiti interni, corrosione e così via, la batteria inizia a surriscaldarsi in un punto. Il calore si diffonde poi alle regioni adiacenti.
Anche le regioni della batteria, precedentemente normali, iniziano a surriscaldarsi a causa della diffusione del calore. Ciò provoca un danno ancora maggiore alla batteria e un maggiore rilascio di calore.
Se non controllato, questo ciclo continua fino a consumare l'intera batteria nella reazione. Questo riscaldamento incontrollato provoca incendi e persino esplosioni.
Pertanto, le batterie al litio invecchiate con difetti preesistenti presentano un rischio maggiore di andare in runaway termico a causa delle loro strutture interne indebolite.
Segni di invecchiamento di una batteria al litio soggetta a guasti
Quando le batterie al litio si degradano, mostrano segni comuni che fungono da avvertimento prima che si verifichi un possibile surriscaldamento:
1. Riduzione dei tempi di esecuzione e della capacità
Le batterie al litio nuove di zecca funzionano per l'intera durata nominale quando sono completamente cariche. Tuttavia, quando invecchiano, la loro capacità continua a diminuire.
Si noterà che il dispositivo si esaurisce molto più rapidamente anche se l'indicatore della batteria mostra una carica completa. Questa perdita di capacità è dovuta al graduale malfunzionamento dei componenti interni della batteria.
2. Tempi di ricarica più lunghi
Oltre a cicli di scarica più rapidi, le batterie al litio invecchiate iniziano anche a richiedere più tempo per ricaricarsi completamente.
La ricarica delle celle agli ioni di litio è un delicato gioco di equilibri. Il caricabatterie deve massimizzare la capacità di riempimento, evitando al contempo danni da sovraccarico.
Nelle celle più vecchie, una maggiore resistenza interna rallenta il processo di carica. Se l'invecchiamento causa anche difetti agli elettrodi, la carica diventa più lenta.
Pertanto, tempi di carica insolitamente lunghi indicano che la batteria deve essere sostituita.
3. Gonfiore e deformazione
La forma rettangolare compatta delle celle al litio deriva dalla stabilità della pila di elettrodi e dalla robustezza dell'involucro esterno.
Tuttavia, la corrosione e l'accumulo di impurità nel tempo portano a un'espansione del volume interno. Questo si espande contro l'involucro, causando una distorsione visibile del rigonfiamento.
Se notate che il pacco batteria spinge leggermente contro il telaio del dispositivo, fatelo controllare al più presto prima che emergano problemi termici.
Le migliori pratiche: Utilizzo e ricarica sicura delle batterie invecchiate
Sebbene non sia mai possibile evitare completamente il guasto della batteria con l'invecchiamento delle celle al litio, è possibile adottare misure per ridurre al minimo i rischi di incendio:
1. Seguire le raccomandazioni del produttore
I produttori di batterie affidabili conducono test approfonditi per formulare le indicazioni d'uso. L'osservanza delle procedure di carica e di funzionamento consigliate garantisce il mantenimento della zona di sicurezza.
Rispettare tutti i limiti relativi alle tensioni di carica, alla potenza massima assorbita dal dispositivo e alle temperature di esercizio. Il rispetto di questi limiti riduce al minimo le cause di surriscaldamento.
2. Carica in una superficie non infiammabile
È buona norma ricaricare sempre le batterie al litio su superfici non infiammabili, come ad esempio granito piani di lavoro della cucina. In questo modo si evita che l'incendio si propaghi in caso di guasto della batteria.
Per sicurezza, assicuratevi anche di non collocare materiali infiammabili nelle vicinanze durante la ricarica.
3. Interrompere l'uso se compaiono segni di cedimento.
Interrompere immediatamente l'uso di una batteria al litio che presenta rigonfiamenti, picchi di temperatura, scariche anomale o altre anomalie.
Questi comportamenti spesso precedono guasti catastrofici. Smaltire queste celle in modo sicuro secondo le norme di riciclaggio delle batterie vigenti nel proprio Paese.
Non tentare di rianimare le batterie in avaria per non aumentare il rischio di incendio. Acquistate invece celle/dispositivi di ricambio.
4. Non lasciare le batterie scariche
Sebbene mantenere le celle al litio a una carica di 100% acceleri l'invecchiamento, anche l'estremo opposto (carica di 0%) può essere pericoloso.
Le celle scariche tendono ad accumulare internamente depositi metallici di litio altamente instabili. Evitare di lasciare le batterie al litio completamente scariche per troppo tempo.
Conclusione
In sintesi, le batterie agli ioni di litio invecchiate e degradate pongono problemi di sicurezza antincendio sostanzialmente maggiori rispetto alle celle fresche.
Meccanismi di guasto comuni come l'essiccazione dell'elettrolita e la corrosione metallica aumentano l'instabilità nel tempo. Ciò aumenta il rischio di un riscaldamento incontrollato, ovvero di una fuga termica.
Tuttavia, gli utenti possono gestire i rischi di incendio delle batterie al litio seguendo le linee guida per l'uso, riducendo al minimo i livelli di carica/le condizioni ambientali estreme e ritirando le celle al primo segno di anomalia.
Quindi, prestate attenzione ai comportamenti di invecchiamento della batteria nei vostri dispositivi. E sostituite al più presto le celle che mostrano strani cambiamenti elettrici e fisici, prima di ritrovarvi con una batteria in avaria e soggetta a bruciature!
