Híbridos y Eléctricos

CORTOCIRCUITO Y FUGA TÉRMICA

¿Por qué se incendian las baterías de litio de los coches eléctricos?

En muchas informaciones se advierte sobre el riesgo de que las baterías de litio se incendien incluso de manera espontánea. Si bien no es lo habitual, estas son las razones que pueden provocar este efecto.

causas incendio baterias coches electricos-portada
Si bien para el desarrollo de la tecnología la seguridad es siempre la característica más importante que se debe preservar, el riesgo de cortocircuito o fuga térmica y por lo tanto de un incendio, inherente a la tecnología, siempre está presente.

Durante la última década, las baterías de iones de litio han pasado a formar parte de casi todos los aspectos de la vida cotidiana. Desde los teléfonos inteligentes, los relojes y en general toda la electrónica de consumo, hasta las grandes baterías de alta capacidad de los vehículos eléctricos, esta es la química más extendida de cuantas están disponibles. Si bien para el desarrollo de la tecnología la seguridad es siempre la característica más importante que se debe preservar, el riesgo de cortocircuito o fuga térmica y por lo tanto de un incendio, inherente a la tecnología, siempre está presente. Estas son las causas por las que una batería de litio puede llegar a incendiarse.

Las baterías de iones de litio presentan algunos riesgos de seguridad si no se cuidan adecuadamente. El principio de funcionamiento de las baterías de iones de litio, las hace propensas a la combustión. De ahí la necesidad de implementar medidas de seguridad por parte de los fabricantes y de cumplir con ciertas precauciones por parte de sus usuarios.

El interior de una batería de litio

A grandes rasgos, las baterías de iones de litio funcionan almacenando energía en forma química y liberándola en forma eléctrica a través de una serie de reacciones electroquímicas. Para lograrlo, su interior consta de una serie de componentes. El cátodo es el electrodo formado por partículas con carga positiva. El ánodo consta de partículas con carga negativa. Entre ellos se coloca una solución de electrolito líquido a través de la cual los iones de litio fluyen del ánodo al cátodo. Es este movimiento de los iones lo que establece una corriente eléctrica dentro de la batería.

El desarrollo y la comercialización de las baterías de litio, premio Nobel de Química 2019
Una de las principales causas de incendio dentro de una batería de iones de litio proviene de que se dañe ese separador que aísla el ánodo y el cátodo.

Otro componente importante de la batería, que a menudo queda fuera de las descripciones más sencillas es el separador. Se trata de una membrana delgada y porosa que sirve para aislar el ánodo del cátodo. De esta manera, el separador permite el movimiento de iones entre el ánodo y el cátodo sin que los dos terminales se toquen físicamente lo que provocaría un cortocircuito.

Específicamente, una de las principales causas de incendio dentro de una batería de iones de litio proviene de que se dañe ese separador que aísla el ánodo y el cátodo. En el caso de que se rompa este componente se creará un cortocircuito, al ponerse en contacto el ánodo y el cátodo. Cuando ocurre esto, la solución electrolítica, que consiste en una serie de solventes orgánicos, es susceptible de calentarse y eventualmente incendiarse. 

Al moverse entre los electrodos, los iones de litio sufren los que se conoce como deposición electroquímica creando dendritas, que son pequeñas estructuras rígidas en forma de árbol que crecen como proyecciones en forma de aguja. Estas formaciones son las responsables de que se pueda llegar a perforar el separador. 

Más allá del pinchazo y la rotura, otra de las principales causas de explosión e incendio de una batería es la fuga térmica. Este es un fenómeno en el que las altas temperaturas externas pueden causar reacciones exotérmicas dentro de la propia batería, lo que a su vez aumenta aún más su temperatura. Este ciclo que se retroalimenta conduciendo al sobrecalentamiento, lo eventualmente podría provocar una explosión.

CATL arranca la construcción de su fábrica de baterías en Alemania
Otra de las principales causas de explosión e incendio de una batería es la fuga térmica.

El riesgo real

Hoy en día, con las baterías de litio alimentando prácticamente todos los aparatos electrónicos que nos rodean e incluso los que nos transportan, las precauciones sobre su seguridad son un objetivo primordial para sus fabricantes. Si bien las baterías son en gran medida seguras a pequeña escala, a medida que se fabrican en volúmenes mayores se incrementa la probabilidad de que aumente la cantidad de incidentes por fallos de seguridad. La generalización de estas baterías también en los vehículos eléctricos hace que esta tendencia continúe al alza.

Para garantizar un futuro más seguro, hay una serie de caminos que pueden tomar los químicos y los ingenieros para el desarrollo tecnológico de estas baterías. Una solución puede ser explorar nuevos métodos para garantizar su seguridad, como técnicas más de carga y sistemas de empaquetamiento y cerramiento más seguros.

Independientemente de que el objetivo sea lograr baterías con una densidad energética superior, mayor velocidad de cargas y mínima degradación, los fabricantes saben que la seguridad debe continuar siendo una prioridad en el proceso de desarrollo y fabricación.

Conversaciones: