¿Las baterías de iones de litio son más inflamables cuando están cargadas?

En primer lugar, es bastante difícil que una batería de iones de litio se incendie. Si agrega baterías de iones de litio a un fuego existente que está lo suficientemente caliente, se quemarán. [Vea la nota abajo]

No importa cuál sea la química, cuando se quema una batería, se libera casi toda la energía química almacenada. Casi en la oración anterior es la clave. Si una batería de plomo ácido se incendia, puede haber ácido residual que todavía es peligroso. Si hubiera cloro en la química de la batería, no todo el cloro terminará en moléculas con la energía más baja posible, parte del cloro terminará en moléculas mucho más tóxicas. Los bomberos tratan todo el humo y todas las cenizas como si fuera tóxico por alguna razón.

Tenga en cuenta que el fuego es más efectivo para extraer energía de una batería que descargarlo, pero solo puede quemarlo una vez.

Puede calcular cuánto calor adicional se agregará a un incendio si conoce la capacidad de la batería y su estado de carga. Multiplique la capacidad en mAh por el voltaje nominal para obtener la capacidad en términos de milivatios-hora. Use el cargo porcentual como porcentaje de ese número. Pídale a Google que convierta eso en las unidades que elija. Usa Calorías si no quieres asustar a la gente, usa toneladas de TNT , si quieres que suene aterrador.

Tenga en cuenta que , según su definición precisa de quema, algunos tipos de baterías no se queman en un sentido químico, porque no es una reacción de oxidación. En un incendio que está lo suficientemente caliente, todas las baterías con una cantidad significativa de energía almacenada liberarán gas que está tan caliente que brilla como una llama y destruye el tejido como una llama.

La diferencia importante entre un incendio de batería y un incendio normal es que puede sofocar un incendio regular para privarlo de oxígeno y se apagará. En el mejor de los casos, los extintores de incendios normales no hacen nada al fuego de una batería, para algunos tipos de baterías, los extintores empeoran las cosas.

Hace 35 años, trabajé en una fábrica de baterías que fabricaba baterías no recargables de yoduro de litio, bromuro de litio y cloruro de tionilo de litio. Nos enseñaron a pensar en el modo de falla térmica como un evento de emisión de gases. Los productos químicos de yodo, bromo y cloro podrían ser mucho más peligrosos que el calor. También se necesitó una capacitación significativa para saber cómo contener ese tipo de accidente sin empeorar las cosas. Fuimos entrenados para alejarnos rápidamente, aunque no se desaconsejaba correr. No hubo tales accidentes en los 2 años que trabajé allí.

Probablemente no de la manera exacta que estás preguntando. La inflamabilidad está determinada por lo que hay en la celda, y eso no cambia durante la carga / descarga de una batería básica.

Los componentes más inflamables son los solventes de carbonato, el líquido que contiene la sal (generalmente LiPF6) que forma el electrolito. También son volátiles (se evaporan fácilmente), por lo que a menudo tiene gases de escape solventes en llamas. Una célula de iones de litio verdaderamente “en llamas” es una escena fea y peligrosa.

Además, todos los materiales catódicos actuales contienen óxidos metálicos, como LiCoO2 o alguna variante, y a altas temperaturas pueden descomponerse y liberar oxígeno, lo que solo alimenta el fuego y lo empeora. Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) son una excepción, ya que ese grupo fosfato no cederá fácilmente su oxígeno.

Todo eso puede suceder si la batería está cargada o no.

Dicho todo esto, las baterías completamente cargadas presentan un riesgo elevado en comparación con las baterías descargadas, porque una batería cargada tendrá una respuesta mucho más energética al cortocircuito porque tiene toda su energía almacenada en el estado listo para descargar a un nivel alto. voltaje. Se puede producir un cortocircuito al poner en cortocircuito directamente los terminales o al dañar el separador interno por aplastamiento, perforación, etc. (cosas que pueden ocurrir durante un accidente o si la batería se ensambló con un control de calidad deficiente y, por ejemplo, partículas de metal dispersas son presente en el interior).

Cuando se desmontan las baterías para el análisis post mortem, casi siempre se realiza después de que la batería se haya descargado por primera vez al voltaje final normal (~ 2.8V) y luego se haya sometido a un cortocircuito directo a través de sus terminales con una derivación o resistencia de alta resistencia para llevarla a cero voltios

Se necesitan más detalles para una respuesta más precisa.

Una celda de iones de litio completamente cargada tiene la mayoría de sus iones de litio intercalados en el ánodo, casi similar a un resorte comprimido, pero en forma de energía potencial química. Al descargar, estos iones de Li transportarán un electrón al cátodo. Si la descarga es a una velocidad muy alta, la temperatura de la celda aumentará rápidamente debido a la impedancia interna, porque ha almacenado una gran cantidad de iones con electrones listos para usar.

También podría suceder a la inversa, pero es más fácil tener una descarga alta accidental que recargar. Por ejemplo, si la batería completamente cargada se corta por accidente, entonces es más probable que se caliente mucho que una celda menos cargada.

Una celda completamente cargada que se sienta en un ambiente seco a 25 ° C no sería más propensa a incendiarse repentinamente que una celda descargada (a menos que la cortocircuite).

Ya no son inflamables, pero con la energía que contienen cuando se cargan, son propensos a sobrecalentarse cuando fallan con un corto interno y el calor resultante puede incendiarlo u otros objetos cercanos. Sin embargo, ese no es un componente de la inflamabilidad, que técnicamente es la tendencia de los materiales a quemarse fácilmente.

La mayoría de las baterías sobrecalentadas prenderán fuego a algo inflamable cercano.