En los últimos 30 años las baterías de ion litio han pasado a estar presente en un sinfín de elementos que se benefician de sus ventajas, desde teléfonos inteligentes, los relojes y en general toda la electrónica de consumo, hasta las grandes baterías de alta capacidad de los vehículos eléctricos o sistemas de almacenamiento de energía (SAE).

• Alta relación energía-peso
• Entrega de energía máxima durante todo el tiempo.
• Capacidad de carga rápida
• Gran autonomía
• Mantenimiento casi nulo
• Larga vida útil

Sin embargo, las baterías de ion litio también tienen algunos peligros y riesgos como el de incendios.

¿Qué hace diferente al riesgo de incendios en baterías de litio?

Su configuración. El corazón de las baterías son celdas electroquímicas. Cada celda, a grandes rasgos, almacena energía de forma química y la libera en forma eléctrica a través de una serie de reacciones electroquímicas. Para lograrlo, su interior consta de una serie de componentes que generan el movimiento de los iones que establece una corriente eléctrica dentro de las baterías, además, de un separador que evita que estos componentes se toquen físicamente y se provoque un cortocircuito.

Las baterías de iones de litio combinan materiales de alta energía que son altamente inflamables. Cualquier cortocircuito interno puede desencadenar un desbordamiento térmico, acontecimiento que tiene lugar cuando una sola celda o área dentro de una celda alcanza temperaturas elevadas debido a un fallo de la batería. Esta alta temperatura inflamaría el líquido orgánico que la compone, y su descomposición libera oxígeno, lo que aviva el riesgo de incendios y dificulta su control y extinción.

Por todo ello, es un riesgo desfavorable frente a otras tecnologías debido a:

• Mayor posibilidad de propagación.
• Dificultades para hacer llegar el agente extintor a la batería o la celda.
• Posibilidad de explosión.
• El control y extinción se puede alargar durante mucho tiempo.

Causas de fallo de las baterías de iones de litio

Las principales causas de fallo de las baterías de litio y el consiguiente riesgo de sobrecalentamiento y/o autoignición son:

• Abuso mecánico: doblar, flexionar o deformar alguna de las celdas.
• Abuso térmico: Exposición a altas temperaturas.
• Abuso eléctrico: Sobrecarga o descarga excesiva.
• Envejecimiento de las celdas.

Etapas de los fallos de las baterías de litio

Los sistemas de protección contra incendios actúan cuando todo lo demás ha fallado, por tanto, es importante identificar las reacciones de las baterías en caso de fallo para poder controlar la situación con la máxima premura posible.

Cualquier incendio en las baterías de iones de litio comienza con la propagación de gas y partículas. Después de esto, en las siguientes etapas del desarrollo del fuego, el humo se hace visible con la consecuente formación de llamas.

Sistemas de protección activa y pasiva en incendios de baterías de litio

• Detección temprana: es fundamental la detección muy rápida y fiable de celdas o baterías que muestren signos anormales para evitar el desbordamiento térmico.

Hay muchas tecnologías disponibles para detectar estos incendios; para seleccionar la más idónea hay que tener en cuenta:

1. Si es posible una detección muy temprana del incendio basada en el gas o el humo tras el fallo incipiente de una celda.
2. El entorno en el que nos encontremos ya que condicionará el sistema de detección automática de incendios a instalar.

En base a estas dos premisas, podemos seleccionar diferentes tecnologías: Detectores de humo por aspiración, detectores de ionización de llama, cámaras termográficas, etc.

• Sectorización de incendios: evitar la propagación del incendio. Evitar aglutinar muchas baterías en un mismo lugar, e incluso separarlas de otros elementos que puedan entrar en combustión y así propagarse el incendio. Las cortinas cortafuegos, en este sentido es una solución fácil de integrar en la arquitectura y que permite separar los riesgos de incendios resistiendo hasta 2 horas a 1100ºC.
• Control de humos: es fundamental controlar la temperatura y la cantidad de humo para evacuar a los ocupantes y apoyar las operaciones de extinción. Esto es posible gracias a un sistema de control de temperatura y evacuación de humos (SCTEH) que habrá que diseñar en cada caso teniendo en cuenta las necesidades de protección y las condiciones del establecimiento.
• Extinción de incendios: Los sistemas de extinción automática extinguen o contribuyen a prevenir la propagación del incendio. Una cuestión clave en cualquier sistema de extinción de incendios es seleccionar el agente extintor más adecuado, la descarga correcta del agente con un caudal y una presión suficientes, sin olvidar la correcta instalación y su riguroso mantenimiento. Los sistemas más idóneos para incendios en baterías de ion litio pueden ser sistemas automáticos por diluvio, sistemas automáticos por agua nebulizada, sistemas automáticos por encapsulamiento.

Las celdas de las baterías, en muchos casos, están contenidas en paquetes de baterías sellados con clasificación IP. Esto hace que sea difícil o en muchos casos imposible aplicar un agente de extinción de incendios directamente a la celda dañada. La configuración de la envolvente de la batería influye en gran medida en el riesgo y en la estrategia de extinción prevista, y es por ello que también resulta fundamental los sistemas manuales de extinción como bocas de incendios equipadas BIEs, hidrantes exteriores, columnas secas, extintores manuales.

El futuro de la protección contra incendios de baterías de litio

El riesgo de incendios en baterías de litio es nuevo, desconocido y cambiante, pero cabe celebrar que los propios fabricantes de baterías están haciendo grandes avances para minimizar el riesgo de incendios a través de aplicación de soluciones de protección pasiva inherentes en las propias celdas o baterías.

Cada aplicación de protección contra incendios requiere una solución específica, basada en el uso de sistemas homologados, ya que no existe un concepto de protección que se adapte por igual a todas las aplicaciones.

Las baterías de iones de litio varían y siguen evolucionando, en cuanto a su configuración, su química y sus materiales. Es por ello por lo que la innovación en este campo es un factor decisivo para controlar el riesgo de incendios.

A día de hoy los propios fabricantes recomiendan:

• Monitorizar la temperatura de la batería utilizando cámaras térmicas para determinar un posible incendio no visible en las baterías.
• Respecto a la extinción del incendio, recomiendan continuar aplicando el agente extintor hasta pasados 20 minutos de la extinción.
• Para la extinción por parte de Bomberos, actuar con mucha agua, disponiendo aproximadamente 11.000 litros de agua, lo que sería un equivalente a 3 camiones de bomberos.
• El riesgo de ignición se va a mantener, por lo que se debería monitorizar temperatura de la batería hasta 48 horas siguientes.