Las baterías de litio se encuentran en muchos dispositivos de consumo, lo que permite a los fabricantes ofrecer horas de autonomía en productos de diseño delgado. Sin embargo, también suponen un riesgo de incendio si se dañan o se utilizan de forma incorrecta.
Los incendios provocados por baterías de litio pueden resultar difíciles y peligrosos de extinguir para los bomberos, por lo que el Departamento de Bomberos ha publicado una lista de comprobación para ayudar a los investigadores de incendios.
Cortocircuitos
Una de las principales causas de los incendios en las baterías de litio es un cortocircuito. Un cortocircuito se produce cuando la corriente eléctrica toma una ruta más corta de lo previsto a través de la batería, lo que provoca un exceso de energía que desborda las celdas, generando iones metálicos que, con el tiempo, superan la capacidad de las celdas internas y se derraman hacia el exterior, produciendo calor y gases inflamables que provocan incendios.
El «runaway térmico» es otra de las causas principales de los incendios en las baterías de litio. Esto ocurre cuando el calor generado por la batería se convierte en reacciones en cadena que provocan su explosión, normalmente a través de partículas metálicas microscópicas que entran en contacto con diferentes partes y generan calor, lo que provoca un sobrecalentamiento y la liberación de gases inflamables de sus celdas.
La recarga de las baterías de litio consiste en el desplazamiento de iones desde el cátodo hacia el ánodo a través del electrolito. Este movimiento es necesario para su correcto funcionamiento, pero podría resultar peligroso si se interrumpiera; por eso es fundamental que se recarguen en un espacio aislado, alejado de posibles fuentes de calor.
La producción de oxígeno es también una de las principales causas de los incendios en las baterías de litio, ya que los ánodos y cátodos calentados producen oxígeno gaseoso que puede escapar a través de perforaciones accidentales en la carcasa de la batería o de reacciones químicas que provocan cortocircuitos internos en las celdas.
Los incendios provocados por baterías de litio pueden ser difíciles de extinguir, por lo que lo mejor es dejar que ardan en una zona segura. El agua por sí sola no es suficiente, ya que aviva las llamas y genera hidrógeno tóxico; en su lugar, sería más aconsejable utilizar extintores de espuma o productos químicos secos del tipo ABC, como polvo de cobre, bicarbonato sódico o grafito.
Sobrecalentamiento
Las baterías de litio están diseñadas para funcionar dentro de un rango de temperatura específico. Sin embargo, cuando se supera este límite, puede iniciarse una serie de reacciones conocidas como «fuga térmica» que generan gases inflamables e incendio; esta es una de las razones por las que los incendios provocados por baterías de litio son tan difíciles de extinguir; los extintores a base de agua solo sirven para enfriarla, mientras que los extintores de gel de iones de litio deben utilizarse inmediatamente en cuanto la batería vuelva a arder, ya que, de lo contrario, podría volver a arder días u horas más tarde.
En el caso de las baterías de litio, el desbocamiento térmico puede producirse por diversas razones, entre las que se incluyen los cortocircuitos internos, la deposición de litio (la formación de litio metálico en la superficie del ánodo dentro de una celda de la batería), daños mecánicos como perforaciones o caídas, la sobrecarga, la descarga excesiva o fuentes externas de calor excesivo; en casos excepcionales, una batería de iones de litio puede entrar en un desbocamiento térmico sin causa aparente, lo que se conoce como desbocamiento térmico de ignición retardada.
El sobrecalentamiento incontrolado puede evitarse reduciendo la temperatura de la batería, utilizándola dentro del rango de temperatura especificado y siguiendo procedimientos de carga seguros. Además, las baterías deben mantenerse alejadas de fuentes de calor y desconectarse cuando no se utilicen.
Los investigadores de un nuevo estudio han aportado nuevos datos sobre las causas del sobrecalentamiento en las baterías de litio, mediante el análisis de diversos factores que contribuyen a ello, como la elección del material de la carcasa de la batería y el tamaño de las celdas; en este proyecto de investigación también se incluyeron modelos de regresión estadística para la liberación de energía durante el sobrecalentamiento, lo que proporciona a los fabricantes, a los fabricantes de vehículos eléctricos y a las autoridades de seguridad información valiosa sobre cómo pueden prevenir este tipo de sobrecalentamientos en futuras baterías.
Generación de oxígeno
El «descontrol térmico» se produce cuando las celdas de la batería experimentan reacciones químicas internas en lugar de electroquímicas, lo que genera calor y gases tóxicos e inflamables. A medida que la temperatura aumenta y se genera más calor, las reacciones exotérmicas se aceleran aún más y producen aún más gas; finalmente, esta mezcla se inflama formando una nube de vapor blanco compuesta por gas tóxico e inflamable que se mezcla con el oxígeno antes de incendiar las celdas cercanas, lo que podría desencadenar una reacción en cadena que se propague y destruya todas las baterías de litio de una aeronave, un vehículo o un dispositivo.
Aunque los incendios provocados por baterías de litio son poco frecuentes, pueden causar graves trastornos y resultar difíciles de controlar. Un método para extinguir estos incendios consiste en utilizar agentes refrigerantes en forma líquida o sólida, como el grafito en polvo, que se funde a determinadas temperaturas para formar una capa impermeable sobre el fuego; por su parte, entre los agentes refrigerantes líquidos se encuentran el agua y fluidos no reactivos de diseño, como la gama Novec de 3M, que contienen sustancias químicas PFAS potencialmente peligrosas que suponen una amenaza para la salud humana.
Cuando se produce un incendio en una batería, su velocidad de combustión depende tanto del oxígeno consumido como del calor generado por la producción interna de monóxido de carbono (CO). La corrección del CO en la calorimetría de consumo de oxígeno elimina este efecto, pero puede producir errores sistemáticos de hasta 10%; a la hora de interpretar los resultados de los ensayos de incendio de baterías, es importante tener en cuenta estos errores; sin embargo, suelen verse compensados por las incertidumbres generales de la calorimetría de consumo de oxígeno y por las hipótesis relativas al factor E de los gases de las baterías; por lo tanto, la liberación total de calor de las baterías puede subestimarse en aproximadamente 2 kJ/Wh.
Calor excesivo
Los incendios provocados por baterías de litio pueden ser intensos y difíciles de extinguir, lo que puede provocar importantes daños materiales, así como la emisión de gases tóxicos que suponen una grave amenaza para la salud humana. Por ello, es fundamental prevenir los incendios provocados por baterías de litio en los lugares de trabajo lo antes posible.
El primer paso para prevenir los incendios de baterías es reconocer las señales de alerta. Entre ellas se incluyen un calor, un ruido, un olor o un abombamiento inusuales, que podrían indicar un riesgo inminente de fuga térmica o de cortocircuito, y ante los cuales se deben tomar medidas inmediatas para evitar incendios.
Las baterías de iones de litio se han convertido en una de las soluciones de almacenamiento de energía más utilizadas, tanto para usos domésticos como industriales, y ofrecen potentes soluciones de alimentación portátiles para dispositivos que van desde los teléfonos móviles hasta los vehículos eléctricos. Aunque las baterías de iones de litio ofrecen numerosas ventajas, una manipulación o un almacenamiento inadecuados podrían resultar fatales.
Para garantizar la seguridad de las baterías de litio, es recomendable evitar manipularlas de forma brusca. Si se deja caer una, se pueden dañar sus componentes internos, lo que podría provocar un cortocircuito o un sobrecalentamiento incontrolado. A medida que las baterías de litio envejecen y se someten a ciclos de carga y descarga más frecuentes a temperaturas más elevadas, su susceptibilidad al daño mecánico aumenta con la edad, la frecuencia de los ciclos y los niveles elevados de temperatura.
Las baterías también son vulnerables a las condiciones ambientales extremas. Cuando se exponen a la lluvia, al aire salino o a la humedad, las baterías pueden perder carga rápidamente y sobrecalentarse, lo que provoca un desbocamiento térmico y la salida de gases con llamas.
Los incendios provocados por baterías de iones de litio pueden ser difíciles de extinguir. Los extintores tradicionales a base de agua no suelen ser capaces de extinguir por completo estos incendios, que a menudo se reavivan horas o días después; sin embargo, existen extintores especiales para incendios de baterías de iones de litio.
Blazestack
Los incendios provocados por baterías de litio se han vuelto más frecuentes y suponen una amenaza cada vez mayor para la seguridad pública, ya que dificultan la extinción y provocan importantes daños materiales. La mayoría de los incendios de baterías de litio se deben a un «descontrol térmico», que se produce cuando las baterías se sobrecalientan; otros pueden deberse a daños físicos o a problemas de carga; si disponen de las herramientas adecuadas, los bomberos pueden identificar más rápidamente estos incendios y combatirlos con mayor eficacia.
Los incendios provocados por baterías de litio suponen una de las mayores amenazas para los edificios y para las personas que se encuentran en su interior. Pueden propagar rápidamente el fuego, causando daños estructurales generalizados que ponen en peligro la vida de quienes se encuentran dentro. Por eso es de vital importancia que concienciemos a la población sobre los peligros asociados a las baterías recargables.
Recientemente, los incendios relacionados con baterías han aumentado de forma significativa en las principales ciudades de Estados Unidos, como Nueva York y San Francisco, y se han más que duplicado desde 2012. Aunque la mayoría no provoca heridos ni víctimas mortales, muchos pueden causar daños considerables tanto en inmuebles comerciales como en viviendas particulares.
Sin embargo, existen múltiples estrategias para prevenir los incendios provocados por las baterías de litio, entre las que se incluyen su almacenamiento y mantenimiento adecuados. Además, se recomienda mantenerlas alejadas de objetos metálicos y del agua, y el uso de recipientes ignífugos para almacenarlas también debe considerarse una buena práctica.
Los daños físicos y los cortocircuitos eléctricos son dos causas habituales de los incendios de baterías. El fallo o el sobrecalentamiento de una batería pueden provocar un «descontrol térmico», una reacción química extrema en la que unas agujas afiladas de litio perforan las celdas del separador y provocan cortocircuitos internos; al agrietarse la carcasa de la batería, los electrolitos inflamables entran en contacto con el aire o con fuentes de calor y se inflaman.