Batterie al litio - opportunità e/o rischio

La posizione di partenza

Le batterie immagazzinano l'elettricità per via elettrochimica, rendendola così disponibile anche in movimento. Collegate in parallelo o in serie, le batterie ci permettono di fare progressi tecnici mobili.

Gli orologi da polso al quarzo sviluppati nei primi anni '70 necessitavano di nuove batterie. Le pile a bottone con litio metallico elementare, che reagisce violentemente con l'acqua, sono state sviluppate sotto forma di batterie al litio metallico non ricaricabili. Anche in questo caso, con l'introduzione di questa nuova tecnologia, a volte si sono verificati gravi incidenti. L'introduzione del Walkman negli anni '80 ha richiesto batterie più resistenti e, soprattutto, ricaricabili. Nasce la batteria agli ioni di litio, con tutti i suoi problemi iniziali come l'effetto memoria, i cicli di ricarica limitati e la grande avversione al freddo.

E oggi: per anni abbiamo avuto a disposizione batterie ad alte prestazioni in vari formati, cilindrici, prismatici o a becco d'arancia (vedi Wikipedia: Cella a marsupio). Sul lato catodico, l'ossido di litio e cobalto (LCO) è stato ampiamente sostituito dal più efficiente ossido di litio e manganese spinello (LMS, LMO). Il catodo litio-ferro-fosfato (LFP), di gran lunga superiore in termini di sicurezza e ignifugo in caso di sovraccarico perché non contiene ossido come accelerante d'incendio, ha lo svantaggio, rispetto ad altri catodi, di avere basse tensioni nominali con una maggiore autoscarica. Per quanto riguarda l'anodo, si sta cercando di sostituire il collaudato anodo di grafite con l'ossido di titanato di litio (LTO) o con compositi di silicio e carbonio (SiC). Tuttavia, è ancora necessario ottimizzare queste tecnologie anodiche per quanto riguarda la velocità di scarica, l'espansione durante la carica della batteria e il prezzo. Gli sviluppi si stanno muovendo anche nella direzione di utilizzare il litio metallico elementare, ma anche in questo caso c'è il rischio di deflagrazione a contatto con l'acqua.

Nel caso degli elettroliti attualmente ancora infiammabili, lo sviluppo si sta orientando verso elettroliti solidi che non sono più infiammabili, hanno una durata maggiore e sono meno sensibili alla temperatura.

Regolamenti di spedizione

Prima di spedire batterie agli ioni di litio o dispositivi con tali unità di accumulo di energia, lo spedizioniere deve innanzitutto identificare le batterie. Si distingue tra:

UN 3090 Batterie al litio metallico e UN 3091 Batterie al litio metallico in e con attrezzature, e UN 3480 Batterie agli ioni di litio e UN 3481 Batterie agli ioni di litio in e con attrezzature. I veicoli a batteria al litio sono assegnati alla voce UN 3171. Esistono numerose disposizioni speciali che possono essere applicate ai singoli numeri ONU e alle istruzioni di imballaggio che devono essere rispettate.

I grafici seguenti dimostrano che per una corretta classificazione è importante una conoscenza approfondita delle norme vigenti in materia di merci pericolose del rispettivo modo di trasporto.

I punti più importanti prima della spedizione e del trasporto delle batterie al litio:

1. Identificazione delle batterie e dei dispositivi con tali batterie
2. Classificazione corretta secondo le norme vigenti in materia di merci pericolose, assegnazione di un numero ONU
3. Assicurarsi che sia disponibile un certificato 38.3 per la batteria da spedire.
4. Verificare se è possibile applicare le disposizioni speciali 188 (imballaggio ed etichettatura semplificati, trasporto per posta consentito).
5. Creare un processo per le batterie difettose o critiche e comunicare internamente la conformità alle rispettive istruzioni di imballaggio con i requisiti più elevati per l'imballaggio.
6. Creare un concetto di smaltimento per le batterie usate, non posizionare mai i contenitori di raccolta nelle vie di fuga/scale, tenere sempre chiuso il coperchio del contenitore di raccolta non conduttivo, osservare le informazioni fornite da Inobat (inobat.ch)
7. Nelle istruzioni per l'uso di dispositivi/veicoli con batterie, indicare in modo pratico le norme sulle merci pericolose da rispettare.
8. Nomina di un addetto alle merci pericolose, se il tipo e la quantità di batterie lo richiedono.

Possiamo sperare in ulteriori sviluppi della tecnologia delle batterie e dei suoi possibili impieghi. Si prevede inoltre l'ulteriore sviluppo di norme pratiche che regolino in modo sicuro l'uso, lo stoccaggio, il trasporto e lo smaltimento.

Nuovo opuscolo VKF per la conservazione

All'inizio di giugno, la VKF ha pubblicato il nuovo opuscolo 2005-15 sulle batterie agli ioni di litio (cfr. qui). Le batterie agli ioni di litio sono ora classificate in tre livelli di pericolo, come indicato nella tabella seguente.

Per i magazzini commerciali e le operazioni logistiche con batterie agli ioni di litio si raccomanda quanto segue:

LIB HL I: Non sono necessarie misure speciali

LIB HL II e HL III:

• La compartimentazione antincendio dei depositi con una resistenza al fuoco di almeno EI 60, gli edifici a un piano non utilizzati per altri scopi possono essere costruiti in alternativa anche con materiali da costruzione RF1.
• Se il contenuto energetico totale della LIB supera i 500 kWh per compartimento antincendio, è possibile formare piccoli compartimenti antincendio con un massimo di 600 m2 ciascuno oppure un efficace sistema sprinkler appositamente progettato per la LIB secondo uno standard riconosciuto, ad esempio secondo la norma VdS CEA 4001 integrata dalla norma VdS 3856.
• Installazione di un sistema di estrazione di fumo e calore controllato dal fuoco
• Installazione di postazioni di spegnimento ad acqua
• Aperture verso l'esterno
• Conservare i LIB esclusivamente negli strati inferiori dei pallet di una scaffalatura.

LIB HL III:

• Nessun deposito nel magazzino a scaffalature alte
• Edificio con sistema di protezione contro i fulmini
• Aperture di scarico della pressione

Per i fusti di raccolta delle batterie usate (LIB HL I) è necessario osservare quanto segue:

• Fusti di raccolta in materiali da costruzione RF1 con coperchio a tenuta e, nel caso di contenitori metallici, assicurarsi che siano rivestiti con un inliner di plastica.
• Punti di raccolta con alberi a caduta: Progettazione degli scivoli di scarico e del locale di raccolta con resistenza al fuoco almeno EI 30

L'opuscolo VKF contiene ulteriori informazioni sui punti di raccolta per gli apparecchi elettrici e sui sistemi di stoccaggio stazionari da HL I a HL III.

Conclusione

Se considerato nel suo insieme, l'argomento appare molto complesso. Per fare chiarezza, vale la pena di frequentare il corso corrispondente (vedi riquadro sotto) o di parlare con i nostri esperti.

Autore e indirizzo di contatto per informazioni specialistiche:
Ralf Mengwasser, Consulente Integral Safety, Servizi di consulenza - Sicurezza ambientale
T +41 44 877 61 99, ralf.mengwasser@safetycenter.ch
www.safetycenter.ch/gefahrstoff-gut

Corso adatto: Merci pericolose: stoccaggio e trasporto di batterie al litio https://akademie.svti-gruppe.ch/de/kurse/gefahrgut-lagerung-und-transport-von-lithiumbatterien/k!20348/

Conferenze di abbinamento:
23a Giornata delle merci pericolose Svizzera, 20.10.2021, www.gefahrguttag.ch
10a Giornata delle sostanze pericolose Svizzera, 11.11.2021, www.gefahrstofftag.ch