Hable sobre los riesgos para la salud de las baterías de iones de litio

Introducción

Las baterías de iones de litio nos han facilitado la vida de una manera excelente. Usamos estas baterías en una amplia gama de dispositivos electrónicos que necesitamos en nuestra vida diaria. Tienen una alta densidad de energía, capacidad y una vida útil relativamente buena, y es por eso que se utilizan para alimentar nuestras computadoras portátiles, teléfonos móviles, linternas, etc. La tecnología de iones de litio simplemente ha revolucionado la industria de las baterías. Están asociados con muchas ventajas. Sin embargo, también están asociados con varios riesgos para la salud. Hubo un gran retiro del mercado de las baterías recargables de iones de litio en 1991. Los primeros problemas se asociaron con inestabilidades inherentes del metal litio, particularmente durante la carga. En algunos casos, las baterías liberaban gases calientes, que eran suficientes para provocar quemaduras. Sin embargo, para evitar el problema, los fabricantes desarrollaron baterías de iones de litio sin propiedades metálicas, lo que las hace mucho más seguras de usar.

Introducción de los principales riesgos para la salud de las baterías de iones de litio

Ha habido varios incidentes de alto perfil que han suscitado preocupaciones sobre la seguridad de las baterías de iones de litio. Por ejemplo, en 2017 Samsung experimentó dificultades significativas ya que las baterías del Galaxy Note 7 experimentaron graves problemas de sobrecalentamiento. El incidente le costó a la empresa miles de millones de dólares y pasó de baterías de iones de litio de tamaño irregular que provocaron el sobrecalentamiento de ciertos teléfonos. El incidente fue un desastre de relaciones públicas para Samsung y se vio obligado a retirar todos los Galaxy Note 7 unidos y finalmente canceló toda la línea. Sin embargo, esto podría haberse evitado con controles de seguridad más eficientes.

Los grupos de Honeywell detuvieron la producción y entrega de dos de sus dispositivos portátiles de detección de gases múltiples como medida de precaución cuando los clientes informaron sobre celdas de batería sobrecalentadas. La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) también cree que la seguridad de los hombres, las máquinas y el medio ambiente están en riesgo debido a las baterías de iones de litio. En abril de 2016, prohibió el transporte de baterías de iones de litio en los espacios de carga de los aviones de pasajeros. Esta decisión se tomó sobre la base de la preocupación legítima sobre el peligro de incendio causado por las baterías.

Hay alrededor de dos mil millones de baterías de iones de litio que se integran en dispositivos eléctricos cada año. Esta tecnología de baterías se ha considerado durante mucho tiempo como la invención distintiva de la industria de las baterías. Hoy conocemos los riesgos de esta tecnología de batería. Los riesgos se han subestimado durante años o incluso se han ignorado. Ha habido numerosos accidentes e incidentes que han alarmado al público.

Las baterías de iones de litio constan de docenas de capas recubiertas con una lámina de metal. Las capas de ánodo y cátodo se mantienen separadas por un separador, una fina capa protectora. Si el separador se agrieta debido a un sobrecalentamiento, la energía almacenada puede liberarse sin control. Por lo tanto, la batería se quema y puede explotar. Cuanto más grande es la batería, más intensa es la reacción química. La batería del teléfono móvil es suficiente para formar llamas. Además, se liberan gases tóxicos que pueden ser letales. Una película realizada por el Instituto para la Gestión de Riesgos y la Investigación de Daños en Kiel muestra que las baterías de litio son depósitos de energía que pueden incendiarse fácilmente y recomienda la instalación de detectores de humo en cualquier lugar donde se carguen las baterías de litio.

El manejo y uso de estas baterías es potencialmente peligroso, al igual que su almacenamiento. La Asociación Nacional Estadounidense de Protección contra Incendios (NFPA) concluyó en su estudio sobre el almacenamiento masivo de baterías de iones de litio que, debido al líquido electrolítico inflamable, varios peligros especiales de incendio emanan de las baterías de iones de litio.

En el caso de la explosión de una batería de iones de litio, existen amenazas planteadas por las emisiones de gases tóxicos. Una batería completamente cargada liberará más gases tóxicos que una batería con un 50% de carga. Los productos químicos contenidos en la batería y su capacidad para liberar carga pueden afectar las concentraciones y tipos de gases tóxicos liberados.

Las sustancias peligrosas, como el monóxido de carbono, tienen el potencial de causar daños graves en un corto período de tiempo si se filtran dentro de un entorno pequeño y sellado, como el interior de un automóvil o el compartimiento de un avión.

¿Las baterías de litio son dañinas para los humanos?

En primer lugar, debe saber que las baterías de litio son seguras. Los eventos de explosiones e incendios de baterías de iones de litio son muy raros. Los fabricantes han trabajado para mejorar las medidas de seguridad de las baterías de Li-Ion. Además, todos los fabricantes están utilizando métodos de prueba de seguridad adecuados.

Sin embargo, las baterías de iones de litio pueden ser dañinas para los humanos en caso de falla de la batería que provoque una explosión e incendio. La batería del tamaño de un móvil es suficiente para incendiarse y provocar quemaduras. Si una batería sufre un fallo energético, puede producirse una fuga térmica. La fuga térmica es el autocalentamiento rápido de una celda derivado de la reacción química exotérmica del electrodo positivo altamente oxidante y el electrodo negativo altamente reductor. Durante la fuga térmica, una célula libera rápidamente su energía almacenada y cuanta más energía haya almacenado, más fuerte será la reacción de fuga térmica. Además, el electrolito inflamable puede aumentar la fuerza de la reacción térmica fuera de control.

Hay varias causas de fallas energéticas y de la batería y pueden ser inducidas por fuerzas externas, como la exposición al fuego o daños mecánicos o pueden ser el resultado de problemas relacionados con la carga o descarga, el diseño del circuito de protección de la batería o fallas internas de la celda que resultan de raros de sutiles problemas de fabricación.

La gravedad de la falla de una celda de iones de litio se ve fuertemente afectada por la energía total almacenada en la celda, que es una combinación de energía química y energía eléctrica. Por lo tanto, la gravedad de un posible evento de fuga térmica puede controlarse reduciendo la energía química almacenada con lo que se reduce el volumen del electrolito dentro de una celda, o cambiando el electrolito a un material no combustible.

Un electrolito a base de hidrocarburos es el componente más inflamable de una celda de iones de litio. Por lo tanto, en condiciones de incendio, estas celdas se comportarán de manera diferente a las celdas de plomo-ácido, NiMH o NiCad, que contienen electrolitos a base de agua. Si bien los incendios de baterías de litio pueden no ser más peligrosos, son muy diferentes y excepcionalmente peligrosos.

Muchos fabricantes están profundamente dedicados a la investigación y el desarrollo de baterías de iones de litio. Están trabajando arduamente para mejorar los productos existentes prolongando la vida útil de la batería y reduciendo la probabilidad de sobrecalentamiento. Parte de su investigación implica asegurarse de que todas las baterías sean seguras para su uso, independientemente del entorno. También sabemos que la industria de las baterías ofrece mucho espacio para innovaciones y mejoras.

Además, para evitar la infiltración de paquetes de baterías inseguros en el mercado, la mayoría de los fabricantes venden celdas de iones de litio solo a ensambladores de paquetes aprobados. La inclusión de un circuito de seguridad aprobado es parte del requisito de compra. Esta precaución de seguridad es especialmente crítica en baterías más grandes, como los paquetes de portátiles. Esto se debe a que el peligro es mucho mayor que en la batería de un teléfono celular pequeño si algo sale mal. Por esta razón, muchos fabricantes de portátiles protegen sus baterías con un código secreto al que solo puede acceder la computadora correspondiente. Esto ayuda a evitar que las baterías que no sean de marca inunden el mercado.

Debe tener en cuenta que, considerando la cantidad de baterías de iones de litio que se utilizan en el mercado, las baterías han causado poco daño en términos de daños y lesiones personales. Sin embargo, su seguridad sigue siendo un tema candente y recibe mucha atención de los medios incluso en un percance menor.

¿Cuáles son las ventajas de las baterías de litio?

El uso de baterías de litio tiene muchas ventajas. Las ventajas de la batería de iones de litio incluyen:

· Alta densidad de energía: esta es una de las principales ventajas de una batería de iones de litio. Estas baterías alimentan sus dispositivos electrónicos durante más tiempo, por lo que puede usar su teléfono inteligente o computadora portátil durante más tiempo entre cargas y al mismo tiempo consumir más energía. Además, los vehículos eléctricos necesitan tecnología de baterías que tenga una alta densidad energética.

· Baja tasa de autodescarga: las baterías de iones de litio tienen una baja tasa de autodescarga. Su tasa de autodescarga es mucho menor que la de otras pilas recargables como las formas NiCad y NiMH. Se pueden almacenar durante más tiempo sin perder mucha carga.

· Bajo mantenimiento: las baterías de iones de litio no requieren ningún mantenimiento para garantizar su rendimiento.

· Mayor duración de la batería: las baterías de litio son duraderas y proporcionan hasta 10 veces más vida que las baterías de plomo-ácido. Por lo tanto, obtendrá más vida útil con una batería de iones de litio que con una batería de plomo-ácido.

· Ligero: las baterías de iones de litio son livianas y proporcionan más energía que las baterías de plomo-ácido. Por tanto, ofrecen más flexibilidad y una instalación más sencilla.

· Capacidad útil superior: puede utilizar regularmente el 90 por ciento o más de la capacidad nominal de una batería de litio.

· Carga rápida y eficiente: las baterías de iones de litio pueden alcanzar el 100% de su capacidad rápidamente.

Conclusión

Las baterías de iones de litio son seguras. Esta tecnología de baterías ha revolucionado la industria de las baterías y estas baterías se utilizan en todo el mundo. Hay pocos casos de explosiones e incendios de baterías de iones de litio. Estos casos son raros y se deben principalmente a un fallo energético. Algunas empresas como Samsung y Sony han tenido que retirar sus dispositivos que contienen baterías de iones de litio debido a fallas. En esta joven industria de las baterías, todavía hay mucho espacio para la innovación y la mejora de la seguridad.