Presenti in smartphone, pc e auto elettriche, le batterie al litio possono essere pericolose. Vediamo quando e come evitare che prendano fuoco o esplodano.
Smartphone, e-mobility, computer, power bank: le batterie al litio sono molto diffuse nella vita di tutti i giorni, grazie alla loro leggerezza e, soprattutto, alla loro possibilità di riutilizzo.
Sono proprio le caratteristiche del litio, infatti, a renderne vantaggiosa l’adozione nel campo degli accumulatori. Leggerezza, elevato calore specifico e alto potenziale elettrochimico sono gli elementi vincenti che rendono le batterie al litio (o meglio, agli ioni di litio) così utili e diffuse.
Tuttavia, le batterie al litio non sono del tutto innocue. Come tutti i materiali utilizzati nel processo di accumulo e trasferimento energetico, possono essere pericolose e presentare dei vantaggi e degli svantaggi, nonché delle regole di utilizzo da rispettare per arginare i rischi. Vediamo quindi cosa sono le batterie al litio, i loro campi d’applicazione, le caratteristiche e perché possono prendere fuoco ed esplodere.
Batterie al litio: sono pericolose? Quando possono prendere fuoco o esplodere
Cosa sono e come funzionano le batterie al litio
Le batterie al litio sono le batterie più diffuse nell’ambito tecnologico. Tra gli oggetti più comuni che fanno parte della nostra quotidianità e che contengono questo particolare tipo di accumulatori troviamo gli smartphone e i pc, ma il loro impiego sta diventando sempre più diffuso anche nel campo dell’e-mobility, con biciclette, monopattini e anche auto elettriche.
Esistono numerosi tipi di batterie al litio, che variano per le tipologie di materiali presenti e per il dispositivo a cui vengono applicate, ma di base ogni batteria al litio è composta da una o più parti elettroniche, le celle, che grazie agli elementi presenti al loro interno sono in grado di accumulare energia (in fase di carica) e rilasciarla (in fase di scarica). Questo processo avviene grazie al “viaggio” di ioni (ovvero di entità molecolari dotate di una carica elettrica) ed elettroni tra i due poli metallici (uno positivo e uno negativo, siti alle estremità della batteria) durante la fase di carica, e si interrompe quando il dispositivo ha accumulato abbastanza energia. Nella fase di scarica, invece, il processo avviene in senso inverso: nel momento in cui questa “riserva” d’energia viene “ceduta” a un altro dispositivo, ioni ed elettroni tornano al loro posto originario.
Questa continua formazione di ioni e la loro elevata densità di carica, è ciò che rende vantaggiose le batterie al litio, dotandole delle loro principali caratteristiche, ovvero:
- volume ridotto;
- elevata potenza;
- leggerezza;
- erogazione maggiore d’energia;
- possibilità di ricarica.
Le batterie agli ioni di litio, a parità di potenza con altre tipologie di accumulatori, sono infatti più piccole, compatte e leggere, e hanno la possibilità di essere ricaricate più e più volte, nonostante presentino, come le loro colleghe che sfruttano altre tipologie di elementi chimici, una progressiva perdita permanente di capacità a causa del deterioramento delle componenti, oltre che al pericolo di prendere fuoco ed esplodere.
Dove si usano le batterie al litio
Grazie alle loro particolari caratteristiche strutturali e chimiche, le batterie al litio trovano un’ampia applicazione nell’elettronica e nei trasporti.
La loro presenza è riscontrabile, infatti, in:
- smartphone;
- tablet;
- notebook;
- gruppi di continuità;
- powerbank;
- sigarette elettroniche;
- monopattini elettrici;
- ebike;
- hoverboard;
- automobili ibride ed elettriche.
La rivoluzione portata dalle batterie al litio nell’ambito elettronico e in quello della mobilità è valsa nel 2019 il Nobel per la chimica ai loro creatori: John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino.
Vantaggi e svantaggi dell’uso degli alimentatori a ioni di litio
L’invenzione delle batterie agli ioni di litio, premiata dall’Accademia reale della scienza svedese, ha apportato tantissimi vantaggi non solo al mondo dell’elettronica, ma si sono dimostrate anche uno strumento utilissimo nell’ambito della transizione energetica green, in quanto permette di accumulare grandi quantità d’energia anche da fonti rinnovabili, come quella eolica e quella solare.
Tra i vantaggi indubbi delle batterie al litio, si possono individuare:
- l’assenza dell’effetto memoria: il fenomeno fa credere a una batteria di essere meno capiente rispetto alla realtà, se si ricarica quando è ancora presente una piccola quantità d’energia. Questo non accade nelle batterie al litio, per cui è invece consigliata la carica prima dello scarico totale;
- la leggerezza rispetto alla quantità di energia che può esservi accumulata;
- l’assenza del cadmio, materiale tossico utilizzato, soprattutto nel decennio scorso, per realizzare batterie ricaricabili;
- tempo di utilizzo maggiore del tempo di carica;
- capienza energetica.
Le batterie al litio, tuttavia, non sono perfette. Esse presentano anche delle caratteristiche che possono farle diventare pericolose, prendere fuoco ed esplodere. Il nemico naturale di questa tipologia di accumulatori è il calore e, in conseguenza, il surriscaldamento. Basta tenere in mano il cellulare d’estate, o accendere il computer, per accorgersi che più sono alte le temperature esterne, meno durerà la carica del nostro dispositivo.
Tra gli svantaggi delle batterie al litio, quindi, troviamo:
- il mantenimento di livello di carica minimo: lasciare che la batteria del device elettronico raggiunga lo 0% incide negativamente sulla sua vita. Motivo per cui andrebbero attaccati all’alimentatore prima dello scarico totale, nonché - se si suppone di non utilizzarli per molto tempo - riporli con una batteria carica almeno al 50%, così da non danneggiare le celle;
- il progressivo decadimento della capacità della batteria: terminato il numero dei «cicli di carica» di un dispositivo segnalati dal produttore, le celle non riescono ad accumulare più l’energia in modo corretto, di norma a causa dell’usura dei materiali interni;
- la sensibilità al calore: le batterie al litio sono particolarmente sensibili al calore e rischiano di andare in sovraccarico. Andrebbero tenute sempre a temperatura ambiente, in modo da mantenere alte le prestazioni, e ridurre anche il rischio d’incendio;
- l’utilizzo di un voltaggio appropriato: l’uso di caricabatterie troppo potenti o a voltaggio non adeguato può diminuire l’efficienza delle celle e provocare pericolosi accumuli di gas.
Sebbene le batterie a ioni di litio siano dotate di numerosi dispositivi di sicurezza, atti a prevenire sovraccarichi e il pericolo di incendi ed esplosioni, si possono verificare problematiche dovute al surriscaldamento e all’usura o danneggiamento dello strato protettivo. Per questo motivo è nata la necessità da parte delle aziende produttrici di sviluppare maggiori sistemi di controllo, così da individuare i difetti degli accumulatori già dall’inizio della produzione.
Perché possono essere pericolose e quando
Come abbiamo anticipato, le batterie al litio possono essere pericolose, prendere fuoco ed esplodere. Sia perché sono particolarmente soggette al surriscaldamento, sia perché potrebbe danneggiarsi lo strato protettivo (separatore) interposto tra le diverse pellicole metalliche che la compongono.
Se questo strato protettivo viene lacerato, infatti, l’energia accumulata potrebbe sprigionarsi all’improvviso. Tuttavia è molto raro che ciò accada: la maggior parte dei casi gravi di esplosione o incendio delle batterie al litio avviene non durante l’utilizzo del dispositivo su cui sono installate, bensì durante la fase di trasporto all’apposito centro di smaltimento se non opportunamente protette da urti e lacerazioni.
Diverso, invece, è il caso dei “cellulari esplosi”, fenomeno imputabile al surriscaldamento e a una cattiva manutenzione del dispositivo.
Nel rapporto “Rischi connessi con lo stoccaggio di sistemi di accumulo litio-ione”, pubblicato dal Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco (Cnvvf) e dall’Ente per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente (Enea) per il 2021, vengono segnalati incidenti di varia gravità su determinati dispositivi. Tra questi:
- monopattini elettrici (Bologna, 2021);
- biciclette elettriche (Licata, 2021);
- sigarette elettriche (Milano, 2021);
- bus elettrici (Cina, 2021);
- hoverboard (Bologna, 2020).
Sono inoltre numerosi i casi di autovetture Tesla, la celebre azienda produttrice di auto elettriche di Elon Musk, esplose in seguito a surriscaldamento o urti. Tra i casi più recenti, l’esplosione di una delle berline elettriche californiane in Russia, avvenuta non molto tempo dopo lo scontro con un carro attrezzi proprio agli inizi di giugno.
Oltre ai problemi dovuti a surriscaldamento e urti, la batteria - se danneggiata - può anche rilasciare gas tossici; inoltre gli incendi provocati da questi accumulatori sono difficili da domare e ad ampia e rapida diffusione.
Come arginare i rischi delle batterie al litio
Le batterie al litio sono pericolose? E possono prendere fuoco ed esplodere facilmente?
La risposta è comunque “no”. O meglio, non sono né più, né meno pericolose di altre apparecchiature che hanno a che fare con la produzione, l’immagazzinamento e la trasmissione di energia. Semplicemente, le batterie al litio richiedono una particolare attenzione per evitare danni. Ci sono modi non solo per arginare i rischi delle batterie al litio, riducendone la pericolosità, ma anche per allungare la vita del dispositivo.
Per cominciare, una buona regola è limitare l’esposizione diretta e prolungata dei dispositivi dotati di batterie al litio a fonti di calore o elevate temperature. Per esempio, se si è in vacanza al mare e il solleone picchia, è buona norma tenere il proprio smartphone dentro una borsa, in modo da evitarne il surriscaldamento.
Un altro particolare a cui prestare attenzione è ricaricare i propri dispositivi al giusto voltaggio e quando hanno ancora una leggera percentuale di carica. Questo impedirà il surriscaldamento e manterrà in vita più a lungo l’accumulatore.
Altre cose a cui prestare attenzione per ridurre il pericolo delle batterie al litio:
- osservare le prescrizioni del produttore;
- proteggere i poli della batteria dal cortocircuito;
- proteggere la batteria dai danni meccanici (urti, lacerazioni);
- tenerle separate da altri materiali infiammabili;
- rimuovere immediatamente la batteria danneggiata o difettosa dal dispositivo (di solito ci si accorge del problema a causa di un rigonfiamento dello scomparto ospite) e provvedere all’apposito smaltimento.
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