Sicurezza delle batterie: Cos'è l'off-gassing e perché si verifica?

Le batterie sono diventate parte integrante della nostra vita quotidiana, alimentando qualsiasi cosa, dagli smartphone ai veicoli elettrici. Ma avete mai considerato i potenziali rischi associati alle batterie che consentono il funzionamento continuo di questi dispositivi? Sebbene i progressi della tecnologia delle batterie abbiano rivoluzionato il nostro modo di vivere, è fondamentale esplorare i potenziali rischi che queste fonti di energia comportano.

Le batterie agli ioni di litio sono combustibili e pericolose, con il potenziale di una fuga termica pericolosa ed esplosiva, che non solo può avere conseguenze devastanti per l'ambiente e le proprietà, ma può anche minacciare la vita umana. Pertanto, è importante comprendere i primi segnali di un possibile disastro: l'off-gassing.

Capire l'off-gassing: L'emissione silenziosa

L'off-gassing si riferisce al rilascio di gas dalle batterie agli ioni di litio, spesso a seguito di un abuso o di un uso improprio. Quando una batteria è sottoposta a condizioni quali il sovraccarico, la scarica eccessiva o un danno fisico, può portare alla rottura dei componenti interni, causando il rilascio di gas. Questi gas includono in genere anidride carbonica, monossido di carbonio e altri composti organici volatili, che possono essere tossici per chiunque ne venga a contatto.

Spiegare le dinamiche di off-gassing:

Le dinamiche di degassamento variano a seconda delle configurazioni delle batterie. Nelle configurazioni chiuse, come i rack o i piccoli alloggiamenti, i gas di scarico possono accumularsi nello spazio ristretto, aumentando il rischio di accumulo di pressione e di accensione. Nelle configurazioni aperte, come le installazioni all'aperto, i gas di scarico possono dissiparsi più facilmente, ma rappresentano comunque un rischio in aree scarsamente ventilate.

Come si verifica l'off-gassing e la cronologia:

Sebbene non sia sempre un precursore garantito del thermal runaway nelle batterie agli ioni di litio, gli eventi di off-gassing si verificano in genere nelle fasi iniziali del loro malfunzionamento. La fuga termica si verifica quando una batteria subisce un riscaldamento incontrollato, che porta a un rapido aumento della temperatura e della pressione all'interno della cella. Questa escalation può portare all'incendio o all'esplosione della batteria, con notevoli rischi per la sicurezza.

La tempistica dell'off-gassing può variare a seconda della gravità dell'abuso e del tipo di batteria. In alcuni casi, l'off-gassing può verificarsi gradualmente nel corso del tempo, quando la batteria è sottoposta a ripetute sollecitazioni, mentre in altri casi può verificarsi improvvisamente a causa di un singolo evento, come un sovraccarico.

Fattori in cui può verificarsi l'off-gassing:

• Danni fisici: Eventuali danni alla batteria, come forature o schiacciamenti, possono causare il degrado dei componenti interni, con conseguente fuoriuscita di gas.
• Sovraccarico: Una carica eccessiva può causare la decomposizione degli elettroliti all'interno della batteria, con conseguente generazione di gas.
• Surriscaldamento: Come l'off-gassing, il calore eccessivo può innescare una fuga termica destabilizzando la chimica interna della batteria.
• Scarico eccessivo: Anche la scarica di una batteria oltre il limite consigliato può provocare il rilascio di gas.
• Cortocircuiti interni: Qualsiasi malfunzionamento che provochi un cortocircuito all'interno della batteria può innescare una fuga termica.
• Difetti di fabbricazione: I processi di produzione difettosi possono introdurre punti deboli nella struttura della batteria, rendendola più suscettibile al thermal runaway.

Quali sono i pericoli dell'accumulo di off-gassing?

L'accumulo di gas di scarico può portare il contenitore di stoccaggio della batteria a trasformarsi in un recipiente in pressione che aspetta solo una scintilla per incendiarsi. Per ridurre questo rischio, è fondamentale disporre di un sistema di ventilazione monitorato. Inoltre, la conformità agli standard FM è essenziale, in quanto i BESS devono mantenere un LFL inferiore al 25% o avere un contenitore che può aprirsi per sfogare il gas, garantendo la sicurezza in caso di fuoriuscita di gas.

Perché il rilevamento precoce dell'off-gassing è fondamentale:

Il rilevamento precoce svolge un ruolo fondamentale nella prevenzione di incidenti catastrofici alle batterie. Identificando i segni di degassamento all'inizio, gli operatori possono intervenire prima che la situazione degeneri in una fuga termica. Ecco perché il rilevamento precoce è fondamentale:

1. Manutenzione preventiva: Il rilevamento precoce consente una manutenzione tempestiva e un'azione correttiva per risolvere i problemi della batteria prima che si aggravino. Il monitoraggio di routine dell'off-gassing può aiutare a identificare i problemi di fondo dei sistemi di batterie, come il sovraccarico o i danni interni, consentendo una manutenzione proattiva per ridurre i rischi.
2. Riduzione del rischio: L'off-gassing è un segnale di allarme precoce di potenziali guasti alle batterie. Monitorando i livelli di off-gassing, gli operatori possono attuare misure di mitigazione del rischio, come la regolazione dei parametri di carica o l'isolamento delle batterie malfunzionanti, per prevenire la fuga termica e i rischi ad essa associati.
3. Maggiore sicurezza: Il rilevamento tempestivo del gas spento aumenta la sicurezza del personale e dei beni. Offre l'opportunità di evacuare le aree interessate, implementare i protocolli di emergenza e ridurre al minimo l'impatto degli incidenti legati alle batterie sull'ambiente circostante. Inoltre, un intervento tempestivo riduce la probabilità di lesioni e danni materiali derivanti da eventi di fuga termica.
4. Risparmio sui costi: L'individuazione precoce dei gas di scarico può contribuire a evitare costose riparazioni o sostituzioni di batterie e apparecchiature danneggiate. Affrontando i problemi in modo proattivo, gli operatori possono prolungare la durata delle batterie, ottimizzare le prestazioni ed evitare i tempi di fermo non programmati, con conseguenti risparmi significativi nel tempo.
5. Conformità alle normative: Molti standard e linee guida normative impongono il monitoraggio dei gas di scarico come parte dei protocolli di sicurezza delle batterie. Il rilevamento tempestivo garantisce la conformità ai requisiti normativi e dimostra l'impegno a mantenere le batterie sicure in conformità agli standard del settore.

L'integrazione di solidi sistemi e tecnologie di rilevazione dei gas per il rilevamento precoce dei gas di scarico è essenziale per una gestione proattiva dei rischi e per mantenere l'integrità dei sistemi di batterie. Dando priorità al rilevamento precoce, le parti interessate possono salvaguardarsi da potenziali pericoli, ridurre al minimo le interruzioni e promuovere l'uso sicuro e sostenibile della tecnologia delle batterie in varie applicazioni.

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