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Batterie agli ioni di litio: un pericolo chimico nelle nostre auto?

Nelle auto elettriche e ibride si usano delle batterie un po’ speciali: le batterie agli ioni di litio. Queste batterie funzionano in modo diverso dalle batterie convenzionali delle auto diesel o a benzina, i cui componenti possono presentare un rischio chimico.

In poche parole, come funziona una batteria agli ioni di litio?

Il funzionamento delle batterie agli ioni di litio è basato su una reazione di scambio reversibile degli ioni di litio tra due elettrodi. L’elettrodo positivo è di solito costituito da un ossido di metallo di transizione contenente litio (biossido di cobalto o manganese), mentre l’elettrodo negativo è di solito la grafite. [1] Lo scambio avviene all’interno di un elettrolita liquido, normalmente costituito dal sale LiPF6 (esafluorofosfato di litio) in soluzione in una miscela di carbonato di etilene e carbonato di propilene o tetraidrofurano.

Una batteria agli ioni di litio che perde = rilascio di acido fluoridrico

Poiché l’elettrolita è liquido, può potenzialmente fuoriuscire dalla batteria ed entrare in contatto con l’aria e l’acqua.

Sono due le reazioni che possono portare alla formazione di acido fluoridrico:

  • l’idrolisi degli ioni PF6 nell’elettrolita in presenza di acqua oppure
  • la combustione di questi ioni PF6

L’idrolisi degli ioni PF6avviene solo in presenza di acqua in un mezzo che non è né troppo acido né troppo basico (pH compreso tra 1 e 12). Tuttavia, tale reazione di idrolisi è lenta e la quantità di acido fluoridrico prodotto è pertanto ridotta[2]. Ciononostante va evidenziato che l’acido fluoridrico che ne deriva è altamente tossico.

Batterie agli ioni di litio e combustione: un pericolo reale.

La batteria agli ioni di litio comporta anche un rischio di deterioramento, legato alla reazione di combustione violenta e pericolosa che si può generare in caso di uso improprio. Questa reazione può avvenire non appena la temperatura della batteria supera i 65°C ed è molto probabile che si verifichi a temperature superiori ai 75°C.[3]

In caso di incendio della batteria, si forma dell’acido fluoridrico che viene rilasciato per reazione di decomposizione termica dell’anione PF6dell’elettrolita contenuto nella batteria. Un rapporto INERIS (istituto nazionale francese sugli ambienti industriali e sui rischi) riguardante le batterie delle auto elettriche definisce meglio questo rischio[4]. Inoltre, gli studi INERIS hanno finora evidenziato che:

“Da un punto di vista metrologico, la misurazione dei composti fluorurati prodotti in condizioni di incendio rimane un’operazione complessa”[5]

La concentrazione di acido fluoridrico formato è quindi variabile e dipende in particolare dalla quantità di elettrolita coinvolto nella combustione e dalla temperatura in cui avviene la combustione.

Altri gas tossici (per esempio ossidi di carbonio) si formano anche durante la combustione dell’elettrolita (combustione di carbonati di etilene e propilene).

Per evitare che le batterie agli ioni di litio perdano liquidi o brucino, devono essere maneggiate con estrema cura.

Cosa fare se una batteria al litio perde?

In caso di fuoriuscita dell’elettrolita di una batteria agli ioni di litio, è possibile che il liquido contenga acido fluoridrico. È necessario assorbire il liquido residuo che fuoriesce dalla batteria con un assorbente adatto come il neutralizzatore chimico per prodotti chimici acidi ACICAPTAL® o l’assorbente multiuso TRIVOREX®. Si raccomanda di indossare i dispositivi di protezione individuale adeguati per svolgere queste operazioni.

In caso di esposizione della pelle o degli occhi al liquido di una batteria agli ioni di litio, si possono riportare gravi lesioni chimiche. In una situazione di questo tipo, è necessario provvedere a una decontaminazione adeguata dell’acido fluoridrico e si consiglia di consultare il medico.

Cosa fare se una batteria agli ioni di litio si brucia?

Le batterie agli ioni di litio nelle automobili sono di solito isolate e protette in modo che, in caso di combustione, non rilascino vapori di acido fluoridrico.

In caso di incidente stradale, qualora la batteria prenda fuoco, evitare per quanto possibile il contatto con i fumi che possono fuoriuscire.

In caso di esposizione della pelle o degli occhi ai prodotti della combustione delle batterie agli ioni di litio, provvedere in maniera adeguata alla decontaminazione dell’acido fluoridrico e si consiglia di consultare il medico.

[1] Overview of Lithium-ion batteries, Panasonic, 2007

[2] The analytical and descriptive inorganic chemistry of the hydrolysis of hexafluoropnictate ions PnF6-, M.Ponikvar, B. Zemva, J.F. Liebman, J. Fluor. Chem. 2003, 123, 217-220.

[3] Wang, Q., Sun, J. and Chu, G., 2005. Lithium Ion Battery Fire And Explosion. Fire Safety Science 8: 375-382. doi:10.3801/IAFSS.FSS.8-375

[4]Consultare la rivista Ineris

[5] Consultare il rapporto scientifico di Ineris

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