Le batterie agli ioni di litio alimentano un’ampia gamma di tecnologie moderne, dagli smartphone ai veicoli elettrici (EV). Il loro utilizzo diffuso ha però richiamato l’attenzione sui rischi per la sicurezza, in particolare sul pericolo di fuga termica: una reazione a catena in cui il surriscaldamento interno può portare all’innesco e a incendi intensi, difficili da spegnere.
Le tendenze attuali mostrano un aumento degli incendi delle batterie agli ioni di litio. Solo nel Regno Unito, nel 2023 i servizi antincendio hanno segnalato un incremento del 46% di questi incendi rispetto all’anno precedente, in dispositivi come e-bike, monopattini elettrici e veicoli elettrici. Questo evidenzia l’urgenza di adottare misure di sicurezza avanzate in grado di ridurre efficacemente tali rischi.
Come i materiali refrattari interrompono la reazione a catena
La fuga termica si verifica quando una batteria agli ioni di litio viene danneggiata o subisce un cortocircuito, innescando un ciclo di retroazione tra calore e reazioni chimiche che può portare a un incendio o a un’esplosione. Nei pacchi batteria dei veicoli elettrici (EV), composti da numerose piccole celle collegate tra loro, un problema in una singola cella può propagarsi rapidamente all’intero pacco se non viene correttamente isolato.
I materiali refrattari svolgono un ruolo essenziale nel contenimento della fuga termica, perché offrono un’elevata resistenza al calore e agiscono come barriere fisiche che aiutano a contenere e limitare la propagazione del calore e delle fiamme. Questi materiali migliorano la sicurezza antincendio rallentando la diffusione della fuga termica e offrendo agli occupanti tempo prezioso per abbandonare il veicolo.
Sebbene nessuna tecnologia possa prevenire completamente la fuga termica, l’integrazione di materiali refrattari nei sistemi batteria dei veicoli elettrici e negli impianti di accumulo industriali migliora notevolmente il contenimento dell’incendio e la gestione termica. Questo articolo presenta le principali soluzioni refrattarie progettate per aumentare la sicurezza delle batterie agli ioni di litio e ridurre gli effetti della fuga termica nei veicoli elettrici e nei sistemi di accumulo industriali.
Soluzioni refrattarie chiave per la protezione antincendio delle batterie al litio
Pannello isolante in silicato di calcio
Impiego: Il pannello in silicato di calcio Vitcas è ideale per il rivestimento dei vani batteria nei veicoli elettrici grazie alle sue proprietà di resistenza al calore e isolamento. Questo pannello isolante resiste a temperature elevate fino a 1100 °C e può fungere da barriera termica affidabile.
Vantaggi:
- Questi pannelli aumentano la stabilità termica impedendo la propagazione del calore tra le celle, migliorando la sicurezza e prolungando la durata della batteria in ambienti ad alta temperatura.
- Il pannello da costruzione per caminetti offre un efficace isolamento termico, riduce l’eccessivo trasferimento di calore e aumenta la sicurezza della batteria.
Materassino isolante biosolubile con lamina di alluminio
Impiego: Il materassino biosolubile Vitcas con lamina di alluminio funge da barriera termica nei sistemi batteria dei veicoli elettrici. Il nucleo in fibre biosolubili assicura isolamento e resistenza alle temperature estreme, mentre la lamina di alluminio riflette il calore radiante, rendendolo adatto all’installazione tra le celle o come strato esterno dei pacchi batteria.
Vantaggi:
- Resiste a temperature elevate fino a 1200 °C e impedisce la propagazione del calore durante la fuga termica.
- La lamina di alluminio migliora la riflessione e il contenimento del calore.
- È leggero, facile da installare e rispettoso dell’ambiente, garantendo una gestione termica efficace senza aumentare sensibilmente il peso.
Isolante con superficie in alluminio
Impiego: Il feltro isolante Vitcas con superficie in alluminio è ideale per avvolgere pacchi batteria di veicoli elettrici o singole celle, fornendo un ulteriore strato di protezione termica per contenere il calore e prevenire la fuga termica. Lo strato di lamina di alluminio agisce come schermo protettivo supplementare, riflettendo il calore radiante.
Vantaggi:
- Riduce il trasferimento di calore tra le celle e i componenti circostanti.
- È leggero e flessibile, quindi facile da applicare in vani batteria compatti.
- Aumenta la sicurezza agendo come schermo termico per alte temperature fino a 550 °C (la resistenza termica dello strato di lamina di alluminio è 300 °C).
Protezione antincendio delle batterie al litio nei sistemi di accumulo industriali
In ambienti industriali, come fabbriche e magazzini, la protezione antincendio delle batterie agli ioni di litio richiede una combinazione di soluzioni refrattarie:
Pannello isolante in silicato di calcio
Impiego: Il pannello isolante in silicato di calcio Vitcas è ideale per rivestire pareti, pavimenti e soffitti delle aree di stoccaggio delle batterie al litio, creando una barriera resistente al calore, durevole e adatta alla protezione antincendio.
Vantaggi:
- Fornisce un eccellente isolamento termico e limita il trasferimento di calore tra le batterie stoccate.
- Mantiene l’integrità strutturale ad alte temperature fino a 1100 °C, garantendo affidabilità nel lungo periodo.
- È leggero e semplice da installare, adatto a spazi di stoccaggio progettati su misura.
Materassino isolante biosolubile con lamina di alluminio
Impiego: Il materassino biosolubile Vitcas con lamina di alluminio è destinato ad avvolgere e isolare singoli moduli di batterie al litio, offrendo un eccellente isolamento termico e contenimento del calore all’interno delle unità di stoccaggio.
Vantaggi:
- Crea una barriera resistente ad alte temperature fino a 1200 °C, isolando i pacchi batteria e limitando la propagazione del calore.
- Lo strato di lamina di alluminio riflette il calore radiante e migliora il contenimento e la gestione termica.
- È leggero, flessibile e facile da applicare, consentendo un’organizzazione efficiente dello stoccaggio.
Isolante con superficie in alluminio
Impiego: Il feltro Vitcas rivestito con lamina di alluminio è ideale per avvolgere vani batteria o intere unità di stoccaggio e funge da efficace schermo contro il calore radiante, oltre che da isolamento termico. Il feltro isolante resiste fino a 550 °C, mentre lo strato di alluminio resiste fino a 300 °C.
Vantaggi:
- Combina un isolamento termico affidabile con la riflessione del calore radiante, riducendo l’accumulo di calore.
- È flessibile e facile da installare, quindi si adatta a diverse configurazioni di stoccaggio.
- È leggero e resistente e fornisce uno strato aggiuntivo di protezione termica per i sistemi di stoccaggio delle batterie al litio.
Consiglio dell’esperto: La corretta suddivisione delle unità di stoccaggio in compartimenti separati limita la propagazione di calore e fiamme tra le batterie. Questo approccio garantisce una protezione antincendio efficace, aumenta la sicurezza del personale e delle attrezzature e riduce il rischio di danni da incendio nelle aree dedicate allo stoccaggio delle batterie agli ioni di litio.
Protezione dalla fuga termica nei veicoli elettrici
Barriere termiche
Per una soluzione integrata, combinare il materassino biosolubile con un rivestimento refrattario, ad esempio un isolante per canne fumarie rivestito in alluminio, per creare barriere termiche nei vani batteria. Queste barriere termiche aiutano a limitare il trasferimento di calore tra le celle e, in caso di incendio di una batteria agli ioni di litio, offrono agli occupanti più tempo per lasciare in sicurezza il veicolo o l’area di stoccaggio.
Sigillatura delle fessure
Una sigillatura corretta impedisce la propagazione degli incendi delle batterie al litio all’interno del pacco batteria. Le nuove soluzioni innovative si concentrano sulla creazione di un involucro sigillato, impermeabile e in grado di prevenire i cortocircuiti. Ciò richiede un’attenta valutazione della superficie di tenuta del pacco batteria, che deve combaciare con la struttura dell’involucro e con l’O-ring. Per ottenere questo risultato sono essenziali lavorazioni precise del coperchio superiore e della parte inferiore dell’involucro batteria. Inoltre, l’applicazione di un sigillante, come l’adesivo Vitcas CFA Adhesive, sulle parti metalliche da unire e l’uso di guarnizioni a compressione realizzate con materiali adeguati, come la gomma EPDM, aiutano a mantenere una barriera termica ermetica e resistente al calore.
Nuove tendenze nella progettazione della sicurezza dei veicoli elettrici
I produttori integrano sempre più spesso materiali innovativi nei progetti di sicurezza delle batterie, tra cui:
Cuscinetti di compressione:
- I cuscinetti di compressione forniscono supporto strutturale e protezione antincendio per le celle pouch. Mantengono il collegamento termico ed elettrico nei pacchi batteria agli ioni di litio, consentendo al tempo stesso l’espansione durante la ricarica o in condizioni di temperatura estrema. La ricerca mostra che l’applicazione di una pressione da bassa a media (da 0,08 MPa a 0,4 MPa) può prolungare la durata della batteria ottimizzando il processo di invecchiamento. In combinazione con strati resistenti al calore e non combustibili, i cuscinetti di compressione aumentano anche la sicurezza grazie all’isolamento contro la fuga termica, una caratteristica fondamentale nei grandi pacchi batteria dei veicoli elettrici soggetti a surriscaldamento. Questa protezione aggiuntiva contribuisce a ridurre i rischi e a proteggere gli occupanti del veicolo.
Schiume di incapsulamento:
- Le schiume di incapsulamento offrono un isolamento termico leggero e integrità strutturale per pacchi batteria con celle cilindriche. Proteggono le celle dagli urti, riducono il trasferimento di calore e aiutano a prevenire la fuga termica. Tra i materiali più comuni rientrano il silicone per la resistenza alle alte temperature, la resina epossidica per un legame robusto e il poliuretano per un isolamento più morbido ed economicamente conveniente; ciascuno viene scelto in base ai requisiti prestazionali specifici.
Conclusione: costruire un futuro più sicuro per i veicoli elettrici
I progressi nei materiali refrattari stanno trasformando la sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici affrontando i rischi di incendio delle batterie agli ioni di litio. Soluzioni come il materassino biosolubile, il pannello da costruzione per caminetti e l’isolante per canne fumarie con rivestimento in alluminio consentono ai produttori di veicoli elettrici di creare sistemi batteria più robusti e sicuri.
Questo approccio integrato basato sui materiali refrattari migliora la gestione termica e la sicurezza delle batterie, rafforza la fiducia nella tecnologia dei veicoli elettrici e sostiene una mobilità più sostenibile. Integrando misure di sicurezza all’avanguardia, il settore dei veicoli elettrici definisce nuovi standard e apre la strada a un futuro dei trasporti più ecologico e sicuro.
