Batterie agli ioni di litio (Li-Ion): tutto quello che c'è da sapere

Leggere, ricaricabili e convenienti nel lungo periodo, le batterie agli ioni di litio stanno dando vita a una nuova ondata di efficienza. Ma gli incidenti legati alla salute e alla sicurezza ad esse connessi sono in aumento. Come potete utilizzarle in modo sicuro e responsabile in tutte le vostre attività?

Indice:

• Presentazione delle batterie agli ioni di litio
• Vantaggi dell'utilizzo delle batterie agli ioni di litio
• Pericoli nella manipolazione delle batterie agli ioni di litio
• Batterie agli ioni di litio e ambiente
• Trattamento, stoccaggio e trasporto delle batterie agli ioni di litio
• Come valutare il rischio operativo
• Cosa fare se una batteria è difettosa
• Attrezzature per prevenire la propagazione degli incendi delle batterie agli ioni di litio
• Diversi tipi di soluzioni di stoccaggio per batterie agli ioni di litio
• Proteggere le attività con Emtez
• Soluzioni su misura per esigenze specifiche
• Guida alla manutenzione delle batterie ioni di litio

Batterie agli ioni di litio: come funzionano?

Presentazione delle batterie agli ioni di litio

Una batteria agli ioni di litio (Li-ion) è un dispositivo utilizzato per immagazzinare grandi quantità di energia per alimentare oggetti elettrici.

A differenza del suo predecessore al litio, la batteria agli ioni di litio è ricaricabile. Naturalmente, questo la rende un tipo di batteria molto interessante, con applicazioni diffuse in tutti i settori. 

Leggere, affidabili e potenzialmente realizzabili in dimensioni molto ridotte, queste batterie sono diventate una fonte di energia comune per un'ampia gamma di dispositivi elettronici, dagli smartphone, ai computer portatili, agli elettrodomestici, a tutti i tipi di veicoli elettrici e persino ai sistemi di accumulo di energia su vasta scala. Possono essere caricate rapidamente e con relativa facilità e non hanno bisogno di essere completamente cariche prima di essere utilizzate. (Anzi, è consigliabile non caricarle del tutto, perché il sovraccarico comporta un rischio maggiore).

Sia che stiate già utilizzando questa tecnologia sia che la stiate prendendo in considerazione per la prima volta, saprete che ha il potenziale per aiutarvi a fare di più con meno sforzo. Ma quali sono esattamente i vantaggi?

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I vantaggi dell'utilizzo delle batterie agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio offrono numerosi vantaggi rispetto alle batterie tradizionali. 

1. Leggere e compatte

In primo luogo, le batterie agli ioni di litio sono incredibilmente leggere e compatte, il che le rende ideali per l'uso in dispositivi portatili come smartphone e laptop.

Se i dispositivi che utilizzate non sono alimentati con questo tipo di batterie, passare a marche o modelli che lo sono potrebbe prolungare la loro durata e migliorare l'efficienza delle vostre attività.

2. Alta densità energetica

Le batterie agli ioni di litio hanno anche un'elevata densità energetica, il che significa che possono immagazzinare molta energia in uno spazio ridotto. Ciò si traduce in una maggiore durata della batteria e in tempi di ricarica più rapidi rispetto a molti altri tipi di batterie tradizionali, con evidenti vantaggi per le vostre attività. 

• Il personale deve dedicare meno tempo a cambiare dispositivo o batteria
• Si ottiene un maggior rendimento dalla propria attrezzatura.
• Sarà possibile avere meno apparecchiature in loco, poiché i dispositivi di cui si è dotati durano di più
• È possibile caricare i dispositivi più velocemente, riducendo i tempi di inattività

3. Affidabilità

Un po' di affidabilità fa la differenza, soprattutto quando il tempo stringe o si deve raggiungere un obiettivo di produzione importante. In questo campo, le batterie agli ioni di litio eccellono. In particolare, le batterie moderne hanno un basso tasso di autoscarica, quindi possono mantenere la carica per periodi di tempo più lunghi, e un lungo ciclo di vita, che consente un utilizzo di oltre cinque anni prima che debbano essere sostituite.

Nel complesso, i vantaggi dell'uso delle batterie agli ioni di litio ne fanno una scelta eccellente per un'ampia gamma di applicazioni, ma questa tecnologia presenta anche degli aspetti negativi da tenere in considerazione.

Pericoli nella manipolazione delle batterie agli ioni di litio

Gli incidenti aerei causati dalle batterie agli ioni di litio sono in aumento. Per ovvie ragioni, questo suscita l'interesse dell'opinione pubblica ma la verità è che, come molte tecnologie emergenti, anche queste batterie rappresentano un potenziale pericolo ovunque vengano utilizzate. 

Nell'uso normale, le batterie agli ioni di litio sono stabili e funzionano senza problemi, ma devono essere maneggiate in modo responsabile. Qualsiasi danno alla batteria può causare un guasto tecnico, che può rapidamente provocare la combustione della batteria e generare una catastrofe.

Perché le batterie agli ioni di litio prendono fuoco?

I danni alla batteria possono causare il rilascio incontrollato dell'energia in essa contenuta. Questo rischio è maggiore nelle applicazioni in cui la batteria è soggetta a temperature elevate, vibrazioni o sollecitazioni meccaniche. Inoltre, le batterie agli ioni di litio sono vulnerabili ai danni da sovraccarico, che possono causarne la rottura. 

In questo caso, il calore emesso supera il punto di fusione del separatore e si innesca una reazione a catena. 

Questo fenomeno è conosciuto come “fuga termica” e provoca di fatto l'esplosione della batteria. È importante notare che, poiché la fonte della reazione è il nucleo della batteria, esso è protetto dall'alloggiamento della stessa, il che lo rende molto difficile da raggiungere con un agente estinguente (ad esempio, l'acqua). 

A causa del rilascio incontrollabile di energia nell'ambiente circostante, anche tutto ciò che è infiammabile, comprese le altre batterie, è ad alto rischio di essere coinvolto nell'incidente e di provocare un evento di fuga.

Gli incendi delle batterie agli ioni di litio sono molto pericolosi e possono essere difficili da gestire perché rilasciano un vapore infiammabile e tossico che contribuisce ad alimentare il fuoco.

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Batterie agli ioni di litio e ambiente

Le batterie agli ioni di litio sono diventate sempre più popolari negli ultimi anni grazie alla loro efficienza, alla loro durevolezza e alla nostra domanda collettiva di piccoli dispositivi remoti e di veicoli elettrici che in genere queste batterie alimentano. E in apparenza le loro caratteristiche ecologiche sono buone.

Ma se si guarda alla loro provenienza un po' più da vicino, si capisce subito che non sono prive di impatto ambientale. Il processo di estrazione del litio può essere dannoso per l'ambiente e lo smaltimento di queste batterie può rappresentare un rischio per la salute pubblica. 

I vantaggi ambientali delle batterie agli ioni di litio:

• Hanno una durata maggiore rispetto alle batterie tradizionali, ciò significa che saranno necessarie meno risorse per produrre i sostituti.
  
  
• Sono molto più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle batterie tradizionali, il che significa che richiedono meno energia per caricarsi e scaricarsi. Questo, a sua volta, riduce la quantità di combustibili fossili necessari per generare elettricità.
  
  
• Il loro uso nei veicoli elettrici può ridurre notevolmente le emissioni di gas serra e l'inquinamento atmosferico, contribuendo a migliorare la qualità dell'aria.

Il costo ambientale delle batterie agli ioni di litio:

La produzione di queste batterie comporta l'estrazione del litio, una risorsa limitata che spesso si trova in aree con ecosistemi fragili. Perciò, questo processo può portare rapidamente alla deforestazione, all'erosione del suolo e alla contaminazione delle acque.

Più della metà dell'attuale produzione di litio, che è ad alta intensità idrica, avviene in regioni colpite da scarsità d'acqua, situazione che probabilmente peggiorerà a causa del riscaldamento globale.

The Guardian, ‘‘Revealed: how US transition to electric cars threatens environmental havoc’’

Il rischio operativo degli incendi causati dagli ioni di litio va oltre la salute e la sicurezza delle persone e si estende all'ambiente. Un incendio di questo tipo rilascia gas, vapori e fumi altamente tossici e infiammabili, con impatti potenzialmente devastanti sulla fauna locale; queste sostanze chimiche possono avvelenare le riserve idriche e l'incendio stesso ha il potenziale di distruggere vaste aree forestali.  

Anche lo smaltimento di queste batterie può essere problematico, poiché contengono sostanze chimiche tossiche che possono disperdersi nel suolo e nell'acqua, causando danni alla fauna selvatica e agli esseri umani.

Per saperne di più sull'impatto ambientale - buono e cattivo - delle batterie agli ioni di litio.

Come introdurre in modo sicuro le batterie agli ioni di litio nelle vostre attività 

Manipolazione, stoccaggio e trasporto delle batterie agli ioni di litio

Una batteria stoccata non è necessariamente una batteria sicura. In particolare, le celle agli ioni di litio possono prendere fuoco o addirittura esplodere se danneggiate o esposte a temperature elevate durante lo stoccaggio.

“Oltre al crescente pericolo di incendio nelle abitazioni, AXA sta mettendo in guardia anche le attività produttive, come i centri commerciali, i rivenditori e le strutture per il deposito e la riparazione di biciclette e scooter, dai rischi posti da queste batterie.” scrive la compagnia assicurativa. 

“Le aziende devono assicurarsi di aver messo in atto precauzioni ragionevoli", spiega AXA, che includono "la revisione e l'aggiornamento delle valutazioni del rischio di incendio esistenti e l'acquisto di estintori specifici per gli incendi che coinvolgono le batterie al litio".

Al momento della stesura del presente documento, le indicazioni sull'uso sicuro delle batterie agli ioni di litio sono abbastanza inconsistenti, per cui la responsabilità di un utilizzo sicuro ricade esclusivamente su di voi. Per proteggere il vostro personale e mantenere le vostre operazioni in funzione, dovrete adottare diversi accorgimenti.

Norme generali di sicurezza per lo stoccaggio delle batterie agli ioni di litio

• Come standard, proteggere i terminali della batteria da cortocircuiti e dal rischio di danni meccanici. Questo potrebbe influire sulla posizione dei morsetti della batteria durante la revisione del sito.
  
  
• Non esporre le batterie alle alte temperature o a fonti di calore dirette (compresa la luce diretta del sole durante la manipolazione, lo stoccaggio o la ricarica), poiché ciò aumenta notevolmente il rischio di fuga termica.
  
  
• Dove possibile, mantenere la presenza di dispositivi di estinzione automatica. Quando ciò non è possibile, garantire una distanza minima (2,5 m) da altri materiali combustibili.
  
  
• Se una batteria viene identificata come danneggiata o difettosa, rimuoverla immediatamente dalle aree di stoccaggio e produzione. Finché non viene smaltita, conservarla a distanza di sicurezza o in un'area separata e protetta dal fuoco.

Per ottenere il massimo della sicurezza, seguire sempre le istruzioni del produttore (di solito si tratta di manuali d'uso o di schede tecniche).

Per saperne di più sul perché è necessario uno stoccaggio specializzato per le batterie agli ioni di litio.

Come valutare il rischio operativo

Grande o piccolo, un incidente di questo tipo avrà conseguenze drammatiche per le vostre attività.

• La produzione sarà immediatamente interrotta
• Il personale dovrà essere evacuato
• Nel caso in cui qualcuno subisca un danno, avrà bisogno di un periodo di congedo per riprendersi
• Materie prime, scorte, macchinari e altre attrezzature potrebbero essere danneggiati o persi
• Probabilmente sarà necessario effettuare delle indagini una volta che il sito sarà stato messo in sicurezza

I progressi tecnologici resi possibili dalle batterie agli ioni di litio sono molteplici. Utilizzate in modo sicuro e responsabile, possono alimentare nuovi prodotti, processi e soluzioni innovative. 

La chiave di tutto questo è un processo chiaro e definito per gestire, stoccare, ricaricare e trasportare le batterie, sostenuta da valutazioni di routine del rischio per garantire il rispetto del protocollo. Se non sapete da dove cominciare, potete scaricare qui una copia della nostra guida per la valutazione dei rischi connessi alle batterie agli ioni di litio o contattarci per ulteriore assistenza.

Cosa fare se una batteria è difettosa

Le batterie agli ioni di litio non devono mai essere incenerite direttamente a causa del rischio di esplosione che questo comporterebbe. Inoltre, se vengono smaltite in discarica, implicano un notevole pericolo di incendio. Cercate sempre, piuttosto, di riciclarle.

Il primo passo per smaltire in modo sicuro una batteria agli ioni di litio difettosa è scaricarla completamente, poiché una batteria carica può essere pericolosa. Come scrive l'IOSH, questo dovrebbe avvenire "utilizzando un circuito che incorpori un carico adeguato per evitare un cortocircuito".

L'immersione in acqua salata è talvolta consigliata come soluzione per rendere sicure per lo smaltimento le celle agli ioni di litio danneggiate. È necessario prestare attenzione prima di seguire questa procedura di smaltimento per assicurarsi che la batteria non contenga ancora energia sufficiente per provocare un cortocircuito o un'esplosione.

IOSH, ‘Lithium batteries and their safe storage, transport, use and disposal, including re-use and re-cycling’

Una volta scaricata, la batteria deve essere collocata in un apposito contenitore per il riciclaggio.

A questo punto, deve essere separata dagli altri materiali ed è necessario utilizzare un contenitore distinto per i vari tipi di batterie (ad esempio per autoveicoli, industriali e portatili), in quanto ognuno di essi seguirà un percorso di smaltimento diverso. 

L'unità di stoccaggio deve essere possibilmente ignifuga, ma almeno non combustibile, e ben ventilata. Conservate i contenitori per il riciclaggio all'esterno dei locali, in un'area di stoccaggio sicura, fresca e asciutta, lontana da qualsiasi fonte di calore, compresa la luce solare diretta. 

Non riponete i bidoni lungo le vie di fuga o i punti di raccolta e svuotateli regolarmente per evitare che le batterie di scarto si accumulino. I bidoni devono essere portati in un centro di riciclaggio che tratta specificamente le batterie agli ioni di litio, dove si può essere certi che saranno riciclate correttamente.

Prima di smaltire una batteria agli ioni di litio, consultate sempre le istruzioni del produttore, che indicheranno come procedere in modo sicuro e responsabile.  

Scoprite di più su come smaltire le batterie agli ioni di litio difettose nell'articolo dedicato.

Attrezzature per prevenire la propagazione degli incendi delle batterie agli ioni di litio

Quando si tratta della sicurezza del vostro personale, è utile avere tutti gli strumenti e le attrezzature necessarie in loco per ridurre al minimo il rischio di incendio e il suo impatto in caso di emergenza. Le soluzioni di stoccaggio svolgono un ruolo fondamentale in questo senso.

Quali sono i diversi tipi disponibili e come si differenziano?

1. Armadi per le batterie agli ioni di litio

Gli armadi specializzati sono adatti sia per conservare che per ricaricare le batterie agli ioni di litio. 

Di dimensioni notevolmente inferiori a quelle dei magazzini o dei container per il trasporto, possono essere installati comodamente in tutte le aziende, riducendo i tempi di inattività delle macchine e migliorando la produttività delle imprese.

2. Magazzini walk-in con protezione antincendio

I magazzini walk-in sono progettati per conservare in modo sicuro sugli scaffali i pacchi batteria più piccoli. Sono adatti a diverse applicazioni, come ad esempio una sala test o come deposito intermedio di batterie difettose prima del trasporto a un centro di riciclaggio appropriato che tratta specificamente le batterie agli ioni di litio, dove si può essere certi che saranno smaltite correttamente.

3. Container per batterie a norma antincendio

Per ottenere il massimo spazio di stoccaggio, si consiglia di utilizzare contenitori per batterie ignifughi. Offrendo un'ampia capacità di stoccaggio, per batterie di varie forme e dimensioni in pallet su più livelli, queste soluzioni sono ideali per le aziende che operano su larga scala o 24/7 e che dipendono fortemente dalle batterie agli ioni di litio per la loro alimentazione.

Scoprite di più a proposito dei diversi tipi di soluzioni di stoccaggio agli ioni di litio.

Proteggetevi con la nostra gamma di soluzioni di stoccaggio specializzate per le batterie agli ioni di litio

Mettete al sicuro le vostre attività con Emtez

Da oltre 35 anni Emtez è leader nella produzione di soluzioni di sicurezza e di protezione per la salute e l'ambiente. Forniamo opzioni di risposta alle fuoriuscite conformi alla legislazione per lo stoccaggio sicuro delle batterie agli ioni di litio.

In qualità di produttore accreditato ISO 9001, 14001 e 45001, siamo in una posizione unica per offrirvi una consulenza esperta sullo stoccaggio delle batterie agli ioni di litio. Offriamo una gamma di soluzioni di stoccaggio con porte di ricarica e sistemi di soppressione integrati (se necessario). Questo limita i rischi di esplosione in ambienti che vanno da uffici, negozi e scuole a edifici governativi, magazzini e qualsiasi altro luogo in cui le batterie agli ioni di litio vengono utilizzate. 

Offriamo anche un servizio su misura per garantire che il vostro magazzino sia personalizzato al 100% per soddisfare le vostre esigenze specifiche. Quindi, sia che stiate cercando un'unità pronta all'uso o una personalizzata in base alle vostre necessità, il nostro team di progettisti e ingegneri è in grado di fornirvi un container su cui fare affidamento.

Portate la vostra sicurezza a un livello superiore con gli optional

Oltre a tutti i diversi tipi di stoccaggio descritti in questo articolo, offriamo unità con una serie di opzioni personalizzabili, tra cui (ma non solo): 

• Estinzione degli incendi. Sistema automatico di soppressione degli incendi con tecnologia di spegnimento spray.
• Rilevatore di fumo. Progettato per attivare il sistema di allarme quando viene rilevato del fumo nell'unità.
• Rilevatore di gas. Progettato per attivare l'allarme in caso di accumulo di gas nell'unità.
• Sistema di allarme sonoro/visivo. Progettato per suonare e lampeggiare quando viene attivato uno qualsiasi dei sistemi di allarme.
• Controllo della temperatura. Riscaldamento, raffreddamento o climatizzazione quando i prodotti devono essere mantenuti a una temperatura o a un intervallo di temperatura specifici.
• Pannello/i antideflagrante/i. I pannelli antideflagranti sono progettati per attivarsi sul tetto dell'unità in caso di aumento della pressione per prevenire il rischio di esplosione.
• Illuminazione. Illuminazione standard o ATEX per le aree di lavoro.
• Scaffalatura. Capacità di scaffalatura opzionale per lo stoccaggio di batterie o contenitori più piccoli. 
• Pannello di controllo con funzionalità di comunicazione SMS e BMS. Il pannello di controllo è progettato per far funzionare i componenti elettrici delle unità ed è in grado di comunicare con i sistemi antincendio locali e di inviare avvisi via sms, consentendo un monitoraggio costante dei prodotti immagazzinati.
• Sistema di chiusura automatico delle porte. Sistema elettromagnetico di blocco delle porte per tenerle aperte durante le operazioni di carico e scarico; in caso di incendio, il sistema di rilevamento le chiuderà automaticamente.
• Telecamere e videosorveglianza. Sistema di monitoraggio e registrazione con telecamera per l'interno o l'esterno dell'unità di stoccaggio.

Soluzioni di stoccaggio personalizzate per ambienti specifici

La sicurezza non è taglia unica. Per dirla in altro modo, ci saranno sempre momenti in cui l'ambiente richiederà soluzioni specializzate e personalizzate per le esigenze di un'organizzazione.

Tra gli esempi di unità su misura che abbiamo creato in precedenza vi sono:

1. Stoccaggio delle batterie agli ioni di litio per autoveicoli

Emtez ha prodotto, per una grande casa automobilistica, un container di sorveglianza e prevenzione incendi su misura per lo stoccaggio di batterie ad alta potenza in quarantena, danneggiate o difettose.

Ogni batteria viene collocata in uno scomparto individuale. Se una batteria si incendia, viene immersa in un liquido refrigerante/acqua, tenendo sotto controllo il fuoco perchè non si propaghi alle altre celle della batteria.

Altre caratteristiche e vantaggi includono:

• Doppio sistema di rilevamento (sensore/telecamera termica)
• Estrattore di gas pericolosi
• Protezione antincendio di almeno 120 minuti
• Valvola di sovrapressione
• Allarme di malfunzionamento di qualsiasi elemento di sicurezza

Per saperne di più, leggete lo studio completo del caso Automotive.

2. Contenitore drive-in per il trasporto: Cidaut

Questo container su misura consente di stoccare i veicoli elettrici con batterie danneggiate o difettose. 

La batteria di un veicolo viene immersa in un liquido refrigerante/acqua per un massimo di 8-10 minuti, riducendo al minimo la propagazione del fuoco alle altre celle della batteria. Il liquido di raffreddamento/acqua viene poi fatto ricircolare per dissipare il calore.

Altre caratteristiche e vantaggi includono:

• Sistemi di estinzione con serbatoi integrati
• Rampa accessibile per l'ingresso dei veicoli
• Protezione antincendio di almeno 120 minuti
• Capacità di contenere autovetture elettriche con batteria interna

Per saperne di più, leggete il caso studio completo di Cidaut.

3.  Drive-in per le batterie agli ioni di litio

Questa unità è stata realizzata con una classe di resistenza al fuoco di un'ora e aveva lo scopo di immagazzinare e mettere in quarantena le batterie in uso nell'area di produzione. Le batterie venivano trasportate su un carrello da un AGV (veicolo a guida automatica).
L'unità è stata progettata in modo che l'AGV potesse lasciare il carrello all'interno e ripartire. Per consentire al carrello di rimanere nell'unità senza scivolare verso la porta, sono state aggiunte delle piastre elastiche per tenerlo in posizione.

L'unità è stata progettata per essere collocata all'estremità di una piattaforma di carico e richiedeva slot FLT (carrello elevatore) per poter essere facilmente spostata in caso di emergenza.

Altre caratteristiche e vantaggi includono:

• Finestra in vetro temperato per il controllo della batteria
• Rilevamento di idrogeno/fumo
• Valvola a manichetta e sistema sprinkler a tubazione interna per il collegamento ai vigili del fuoco

Portate avanti le vostre attività grazie alla nostra guida alla manutenzione delle batterie agli ioni di litio

Il modo in cui gestite le vostre attività avrà un enorme impatto sulle condizioni, la durata e i rischi di sicurezza associati alle vostre batterie agli ioni di litio. 

Nella nostra guida dedicata alla manutenzione degli ioni di litio, scoprirete come rendere le vostre operazioni sicure dal punto di vista antincendio.