Perché le batterie prendono fuoco? Cosa fare quando succede

Perché le batterie prendono fuoco? In quali condizioni capita? Ne parliamo sull’onda di un caso di cronaca: a Milano un monopattino in ricarica ha appiccato un incendio che ha causato danni importanti all’edificio e intossicato la donna che dormiva nell’appartamento. Una premessa è d’obbligo, la tecnologia delle batterie elettriche è assolutamente sicura anche in comparazione a quella termica.

Qui in particolare parliamo di batterie di piccoli veicoli come monopattini ed eBike, nulla a che vedere quindi con automobili e moto. I casi di incendi causati da veicoli elettrici sono infatti centinaia di volte inferiori rispetto a quelli con motore termico. Una ricerca del 2020 condotta negli Stati Uniti ha rilevato che ogni 100.000 veicoli si sono verificati 1.530 incendi su auto termiche contro soli 25 in quelle elettriche.

Ma torniamo ai monopattini e a tutti quei veicoli che per capirci possono essere ricaricati semplicemente collegandoli alla rete elettrica: monopattini, eBike, hoverboard, etc…

Perché le batterie prendono fuoco?

Per fare chiarezza sull’argomento abbiamo coinvolto Luca Magagnin, professore di elettrochimica al Politecnico di Milano. La prima domanda riguarda proprio le cause di incendio delle batterie di monopattini e veicoli simili.

«Se ci riferiamo alle batterie al Litio le cause possono essere diverse. Non si può mai escludere un difetto di fabbrica ovviamente: anche se le batterie vengono testate, può esserci un difetto che con l’utilizzo prolungato risulta più determinate. C’è sempre da considerare un anche un danneggiamento meccanico causato da urti. Impatti e deformazioni infatti fanno sì che nella singola cellula si vengano a creare dei corto circuiti che portano a un passaggio di corrente non controllato e a un innalzamento di temperatura. Quando la batteria subisce un effetto di questo genere ovviamente arriva a una condizione irreversibile che porta a produzione di gas, esplosioni e fuoco.

Altri motivi possono essere l’esposizione della batteria ad alte temperature, ma anche qui parliamo di temperature davvero alte: di 80-90°. Resta quindi come ipotesi un utilizzo della batteria non in condizioni ottimali. Tipicamente significa ricaricare la batteria velocemente, con correnti elevate, non con il caricatore consigliato dal costruttore. Questo può portare all’overcharging.

Una sovraccarica della batteria che se prolungata nel tempo e ripetuta più volte fa sì che il materiale all’interno della batteria subisca una variazione di stato (composizione chimica) che può generare le condizioni iniziali per portare la batteria a una condizione d’innalzamento della temperatura. Cambia ad esempio la conducibilità dell’elettrodo, l’interfaccia elettrodo elettrolita non è più adeguata e a quel punto si passa a thermal runaway. La fase in cui assistiamo ad un innalzamento irreversibile della temperatura che porta all’esplosione e alla generazione di fiamme».

E’ quindi “colpa” dell’utilizzatore in questi casi?

«Certo, se io faccio un utilizzo corretto della batteria e del caricatore, quello che posso osservare nel tempo è semplicemente una perdita di capacità,  della quantità di energia che posso immagazzinare e utilizzare. Quello è un degrado noto e intrinseco alle batterie agli ioni di Litio che non è assolutamente pericoloso. Non bisogna associare il fatto che la batteria duri di meno a una pericolosità».

In caso di fuoco o fumo cosa posso fare?

«Se siamo nei primissimi istanti la cosa migliore è mettere il monopattino o la batteria in un luogo aperto perché i fumi che vengono rilasciati possono essere tossici, soprattutto quelli dell’elettrolita. Da escludere che si possa intervenire manualmente per risolvere qualcosa. Bisogna staccare la batteria dalla rete elettrica e se possibile raffreddarla portandola all’esterno per abbassare la temperatura.

Questo – ribadisco – in una situazione iniziale, perché in realtà l’innalzamento della temperatura è molto brusco e allora non si può più fare nulla. Versare ad esempio acqua è la cosa peggiore che si può fare, bisogna usare estintori, ma è noto che spegnere le fiamme di una batteria al litio è veramente complicato e lungo. Essendo una reazione irreversibile una volta che la temperatura raggiunge una certa soglia intorno a 100-120° non c’è più niente da fare perché la reazione evolve e lo fa fino al rilascio di gas e alla generazione di fiamme. A quel punto l’estintore che posso avere in casa non basterebbe».

Che sistemi di sicurezza ci sono per evitare che le batterie prendano fuoco?

«In tutte le batterie normalmente è integrato un circuito elettrico che fa sì che non ci possano essere fenomeni di overcharging e che venga controllato il profilo di corrente. Intrinsecamente hanno questo tipo di protezione per quanto riguarda la gestione elettrica e molte hanno anche le valvole che in caso di formazione di gas si rompono in modo da ridurre la pressione interna. Questi sono solitamente i sistemi di sicurezza adottati. Ci sono studi che pensano di introdurre delle polveri autoestinguenti, ma non sono ancora disponibili a livello commerciale».

La fattura della batteria quanto influisce sulla sicurezza?

«Sicuramente la manifattura e la scelta dei materiali influiscono sia sulle prestazioni che sulla sicurezza. La manifattura è legata alla possibilità di avere cortocircuiti all’interno e la scelta dei materiali è invece legata a una maggiore stabilità termica dei materiali all’interno. Quindi l’effetto thermal runaway viene spostato a temperature più alte. Normalmente le batterie vengono testate e quindi se ci fossero dei grandi difetti di fabbricazione emergerebbero subito. Certamente però non possiamo escludere che un processo di manifattura non di buona qualità porti la batteria a lavorare in condizioni non opportune e che quindi, insieme a una perdita di capacità, ci sia anche il portarsi verso condizioni di instabilità. Condizioni che portano poi l’elettrolita a formare gas e gli elettrodi a decomporsi. In sintesi, un grado di rischio maggiore è associabile».

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