Armazenamento seguro de baterias de lítio

Armazenamento seguro de baterias de lítio

As baterias de iões de lítio são uma tecnologia relativamente recente. As baterias de iões de lítio são uma tecnologia relativamente recente. Mas desde que chegaram ao mercado a principio dos anos 1990 transformaram o mercado de acumuladores de energia desenvolvendo pouco a pouco as antigas tecnologias. Hoje em dia, as baterias de lítio são imprescindíveis na nossa vida diária - por uma boa razão: São especialmente pequenas e eficientes, ideais para múltiplas aplicações. As baterias de lítio não alimentam apenas os smartphones e os tablets, também têm um papel importante no âmbito da mobilidade elétrica. As vantagens passam pela grande densidade de carga com reduzido peso própio e a rapidez da recarga.

A outra cara da moeda: Com certa frequência ouvimos noticias de acontecimentos perigosos relacionados com baterias de iões de lítio. Um incêndio num estacionamento público de Hannover em 2017 - causado por uma bateria de uma bicicleta elétrica. Um morto em Hamburgo em 2018 por culpa da explosão de um carregador de baterias. Não há dúvidas: As explosões e incêndios de baterias de iões de lítio podem ter consequências muito graves, causando grandes danos económicos ou inclusive a morte de pessoas. Por este motivo, particulares e sobretudo as empresas devem adotar medidas para uma manipulação e um armazenamento seguro. A legislação é clara: O artigo 5 da lei de proteção do trabalhador (§5 ArbSchG) obriga o empresário a avaliar os riscos e adotar as medidas de proteção adequadas. No nosso guia prático preocupamo-nos defenitivamente com p perigo potencial das baterias de lítio e daremos valiosos conselhos para evitar danos.


Funcionamento de uma bateria de iões de lítio

Para conseguirmos avaliar o risco das baterias de lítio convém saber como funcionam. É importante saber: Não existe «a» bateria de lítio se não, múltiplos sistemas de armazenamento de energia que aplicam lítio em estado puro ou composto. Em principio diferenciamos entre células primárias (não recargáveis) e secundárias (recargáveis). Quando falamos de baterias de iões de lítio referimos normalmente as células recargáveis.

Funcionamento de baterias de lítio

Uma bateria consiste, segundo a sua potência, de mais ou menos células. Cada célula de iões de lítio tem um elétrodo positivo, o ânodo, e outro negativo, o cátodo. Entre eles existe um electrolito condutor de iões, que garante o transporte dos iões de lítio entre os eléctrodos durante os processos de carga e descarga. A forma mais conhecida de baterias de iões de lítio são os acumuladores que aplicam um electrolito líquido. Outro componente importante é o separador, que impede o contacto direto entre o ânodo e cátodo, evitando assim um curto-circuito. Durante a descarga, no lado do ânodo são soltos eletrões e iões de lítio. Os eletrões passam pelo circuito elétrico externo e realizam o trabalho elétrico. Ao mesmo tempo, os iões de lítio migram através do electrólito líquido e do separador ao cátodo. Durante a recarga este processo é invertido.

A construção e os materiais de uma bateria de iões de lítio dependem do sistema aplicado. Num acumulador de polímeros de lítio o eletrólito forma parte da estrutura molecular de uma lâmina de polímero. Deste modo, podemos prescindir da instalação de um separador. As baterias de polímeros de lítio apenas podem proporcionar pouca intensidade de descarga. Mas a lâmina de polímeros permite um design plano, assim que estas baterias costumam ser utilizadas para telemóveis e portáteis. Nas células de capa fina de lítio o electrólito é substituído por um gás condutor de iões. Deste modo permite aplicar o lítio em forma de metal, conseguindo uma alta densidade energética. Esta técnica forma nestos momentos uma parte importante da investigação em baterias de lítio.


Que perigo representam as baterias de iões de lítio?

Hoje em dia, os standares de produção garantem umas baterias de lítio comparativamente seguras. Antes de iniciar com a produção (em série), o fabricante geralmente realiza vários ensaios de segurança. O transporte de baterias de lítio por exemplo, permitem apenas se dispõem de uma certificação segundo UN 38.3. Esta certificação implica passar várias séries de ensaios submetendo as baterias a diferentes condições de transporte. Estos ensaios incluem:

  • Simulação de altura

  • Verificação térmica

  • Oscilação

  • Golpes

  • Curto-circuito exterior

  • Caída / pressão

  • Sobre-carga

  • Descarga forçada

e são realizadas através de medidas especiais de segurança, porque as baterias podem ir para além dos seus limites. Muitos clientes realizam os seus própios ensaios, p.ex. para verificar a segurança das baterias em combinação com os seus produtos, aplicando os sistemas de espaços técnicos de DENIOS para realizar os ensaios em um ambiente seguro. Lhe interessa o ensaio de baterias de lítio? Aqui o mantemos informado.

bateria de iões de lítio

Para aumentar a segurança de baterias de iões de lítio, o fabricante tem a possibilidade de incluir medidas de segurança desde o nível celular. Se na célula se aplica um electrólito inflamável, podem ser adicionados p.ex. aditivos ignífugos para proporcionar melhor proteção. Alojar a bateria numa estrutura resistente a golpes e corrosão com espuma ignífuga seria outra possibilidade eficaz.

Mas a manipulação de baterias de iões de lítio sempre exigem um cuidado especial, porque normalmente são produzidos incêndios perigosos. Manipular o armazenamento de baterias de iões de lítio sem as necessárias medidas de segurança representam um risco de segurança considerável. Nem os possíveis defeitos de fabricação podem ser excluídos. O problema é: Se algo acontecer, geralmente tem consequências devastadoras. O perigo é uma consequência implícita do design da bateria. Quando juntamos materiais com alta densidade de energia com eletrólitos altamente inflamáveis, obtemos uma combinação que implica um grande risco de incêndio. Na continuação apresentamos as causas mais comuns de incêndios de baterias de iões de lítio.

Perigo de incêndio devido à sobre-carga ou temperaturas demasiado elevadas

Se as baterias de lítio são sobre-cargadas ou se submetem a temperaturas muito altas, as células podem chegar a sobre-aquecer. O chamado «thermal runaway» é uma reação com um processo extremamente exotérmico, que pode prender o lítio e ocasionar um incêndio metálico. Devido à elevada energia térmica, evapora-se o líquido electrolítico, produzindo mais calor e gases inflamáveis. Sobre-passando a temperatura de ignição de um gás, este inflama e acende o lítio, que é altamente reativo. Basta o thermal runaway de uma única célula para aquecer as células adjacentes até provocar uma reação em cadeia com consequências severas. No momento em que esta reação é colocada em marcha, ficam apenas poucos minutos até à combustão explosiva da bateria.

Perigo de incêndio por descarga profunda

Uma descarga profunda pode também ocasionar um incêndio. Se as baterias de iões de lítio levam muito tempo sem utilização, podem descargar-se completamente. As temperaturas frias - por exemplo em exteriores no inverno - podem favorecer este efeito. Neste caso também se descompõe o líquido electrolítico, produzindo gases inflamáveis. Quando se tenta recargar estas baterias profundamente descargadas, a falta de líquido electrolítico não permite armazenar a energia corretamente. Isto pode ocasionar curto-circuitos ou incêndios.

Perigo de incêndio por dano mecânico

Manipular baterias de iões létio sempre implica certo risco de dano mecânico. Choques de veículos, uma caída sobre uma superfície dura ou aplastamentos devido a condições de armazenamento inadequadas são apenas alguns exemplos. Se as células se deformam devido a estes impactos, podem produzir-se curto-circuitos internos que propagam incêndios. As impurezas durante a produção das células não se podem excluir a 100%. Muito raramente, pode acontecer que partículas estranhas, que contaminaram a célula durante a produção, acabem por danificá-la por dentro. Isso também pode levar a curtos-circuitos internos.

 

 

O incêndio de uma bateria de iões de lítio é difícil de apagar. Os meios de extinção inertes não costumam funcionar, porque as próprias células iónicas de lítio produzem o oxigénio necessário para a combustão. Apenas poeiras ou grânulos específicos são usados para combater os incêndios localizados da classe D. Mas se o fogo se propagar, há um problema de espalhar o produto por uma área maior.

Mesmo assim, pode ser aconselhável armazenar uma quantidade suficiente dessas poeiras ou grânulos para evitar incêndios de baterias compactas ou para atacar esses incêndios no momento da ocorrência. Ao cobrir a carga de incêndio com o granulado extintor Extover®, o oxigénio é deslocado e separado do combustível. Como o vidro, o Extover® derrete a uma determinada temperatura. O granulado absorve muito calor na forma de energia de fusão, arrefece o fogo e ao mesmo tempo gera um envelope à prova d'água sob a carga de fogo. Na nossa loja online, você encontrará o produto adequado.

Em relação ao uso da água para extinguir incêndios, existem diferentes pontos de vista. Devido à reatividade do lítio, alguns autores desencorajam o uso de água. Mas pesquisas recentes indicam que a água em grandes quantidades pode desacelerar e combater incêndios de lítio. Isto é explicado, entre outras razões, pelo efeito de arrefecimento, que retarda a reação das células. Também reduz o perigo da propagação do incêndio a outros meios. Mas grandes quantidades de água são necessárias, muito mais do que para os incêndios convencionais. Adicionando aditivos à água de extinção, é possível acelerar a extinção e reduzir a quantidade de água necessária. É sempre essencial calcular os riscos e perigos presentes na empresa e cooperar com especialistas e agentes de seguros para elaborar um conceito apropriado para a prevenção e extinção de incêndios.

Além de serem capazes de causar incêndios, as baterias de íon de lítio apresentam outros riscos. Durante a reação, existe também o perigo de liberação de substâncias perigosas, como o ácido clorídrico ou o ácido fluorídrico, que podem deixar o interior da célula na forma de vapor e causar lesões em contato com a pele ou o trato respiratório. Durante a extinção dos incêndios, estes ácidos podem ser diluídos com a água de extinção e (se não houver instalação adequada para a sua recolha) irem ao subsolo causando danos ecológicos.

Resumindo: O perigo potencial de baterias de íons de lítio aumenta com a capacidade e a quantidade de baterias usadas / armazenadas. Cada avaliação de risco deve considerar isso, bem como as condições e processos construtivos e organizacionais de cada empresa em particular.


Medidas para evitar daños

O armazenamento de baterias de lítio-íon representa um dilema para muitas empresas. O artigo 5 da lei de proteção do trabalhador (§5 ArbSchG) obriga o empresário a avaliar os riscos e adotar as medidas de proteção adequadas. Mas no momento não há legislação específica para o armazenamento de baterias de íons de lítio que possam servir como orientação. Portanto, são as empresas que devem definir e adotar as medidas apropriadas. Com tantos tipos diferentes de baterias, não seria possível definir medidas ou conceitos gerais de proteção. Cada caso deve ser avaliado separadamente, cooperando com os bombeiros, agentes de seguros e órgãos de aprovação para elaborar um conceito homogêneo de proteção para cada empresa em particular. Sendo nós em DENIOS, especialistas no campo de armazenamento de produtos perigosos, você também pode contar sempre com a nossa ajuda. Não hesite em contactar-nos! Na continuação indicamos uma série de fontes de informação, onde pode encontrar mais conselhos sobre o armazenamento seguro de baterias de iões de lítio.

Informação do fabricante

O fabricante sempre fornece indicações gerais para o manuseio e transporte seguros de seus produtos, por exemplo, as temperaturas ideais para armazenamento e uso. Estas indicações são normalmente encontradas no manual de instruções ou nas fichas de dados de segurança e são obrigatórias. De acordo com a lei alemã BattG, seção 18.2, os fabricantes devem informar sobre os componentes de seus produtos e seus efeitos sobre a saúde e o meio ambiente. Essas informações também podem ajudá-lo a avaliar os riscos em sua empresa.

Folheto informativo da associação de seguradoras (VdS)

A associação de seguradoras (VDS, em alemão Verband der Schadenversicherer) escreveu um panfleto informativo com conselhos para evitar danos devido ao uso de baterias de lítio-íon nas áreas de produção e depósito. A VdS recomenda dividir as baterias de íon de lítio em três categorias de acordo com sua potência: Baterias de lítio de baixa, média e alta potência. Além disso, indica regras gerais e específicas de acordo com a categoria para seu armazenamento seguro. Um resumo geral na seguinte infografia.

 

 

Informação da Associação de Asseguradores (VdS)

Quanto à disposição das baterias de íon-lítio nos postos de produção, a VdS recomenda não exceder o necessário para a jornada de trabalho, ou seja, limitar-se ao que é essencial. Além disso, meios adequados de extinção de incêndios devem estar disponíveis.



Revistas e publicações especializadas

Não apenas a imprensa diária geralmente lida com os aspectos de segurança das baterias de íons de lítio. Como continuam a ser atualidade, as publicações especializadas também publicam artigos relacionados a esse tópico com certa frequência. Nós compilamos para você as dicas mais comuns para o manuseio de baterias de lítio.

Geralmente, recomenda-se tratar as baterias de lítio como produtos perigosos e adotar as medidas estratégicas correspondentes, ou seja, realizar uma avaliação de riscos, projetar medidas apropriadas, escrever instruções de segurança específicas e formar a equipe da empresa para o manuseio correto desses materiais. . Mais informações podem ser encontradas na legislação alemã Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) ou TRGS 510 "Lagerung von Gefahrstoffen in ortsbeweglichen Behältern".

As indicações gerais para o manuseio diário de baterias de íões de lítio podem ser resumidas em cinco pontos:


Evitar esforços térmicos
Evitar esforços térmicos
Evitar a humidade
Evitar a humidade
Utilizar apenas carregadores adequados
Utilizar apenas carregadores adequados
Previsão durante os processos de carga
Previsão durante os processos de carga
Evitar danos físicos
Evitar danos físicos

Soluções DENIOS – Soluções individuares em vez de soluções standard

Avalie para cada situação de armazenamento que perigos podem surgir, com que probabilidade e com que consequências. Não existe uma solução padrão, mas as necessidades individuais devem ser avaliadas com precisão para adaptar o conceito de segurança correspondente. É importante envolver as seguradoras desde o início para aplicar os conceitos de proteção do projeto da construção - e escolher um fornecedor que possa demonstrar um longo e bem sucedido histórico no armazenamento de produtos perigosos. Estamos felizes em partilhar a nossa valiosa experiência consigo.

Espaços técnicos modulares à medida de cada cliente

O perigo potencial de baterias de lítio requer sistemas de armazenamento muito especiais. Oferecemos espaços de segurança projetados com esse objetivo em mente. Garantimos 90 minutos de proteção contra incêndio desde o interior ou exterior e oferecemos várias versões de equipamentos de segurança, entre outros, superfícies de alívio de pressão na área superior, ventilação forçada, sistemas de monitoramento de invólucro (por exemplo, detecção de gases, controlo de temperatura, detecção precoce de incêndios), bacias de retenção integradas para uma óptima segurança em caso de avaria ou extintores integrados. Interessa-lhe o ensaio de baterias de lítio? Nós construímos o ambiente seguro e correto consigo. As salas de ensaio podem-se desenhar p.ex. como câmara climatizada para permitir ensaios em diferentes âmbitos de temperatura.

Devido à ausência de diretrizes padrão para o armazenamento de baterias de lítio e a diferença entre os riscos em uma empresa e outra, é essencial adaptar os espaços sempre com precisão às suas necessidades individuais. Para isso, os nossos engenheiros desenvolveram um conceito ideal adaptado ao seu sistema de armazenamento ou teste.

Folheto: «Armazenamento e transporte seguro de baterias de lítio» em inglês

Folheto: «Armazenamento e transporte seguro de baterias de lítio» em inglês

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Mesmo com quantidades muito pequenas de baterias de lítio de baixa potência, deve haver um conceito efetivo para carregamento e armazenamento seguros. Por esta razão, desenvolvemos uma nova geração de gabinetes de segurança - com 90 minutos de resistência ao fogo desde o interior e exterior. Além da proteção contra incêndio de ambos os lados, fornecemos equipamentos especiais para o carregamento e armazenamento de baterias de lítio. Os nossos armários de iões de lítio possuem, de acordo com o modelo, sistemas de segurança adicionais para supressão de incêndio, bem como tecnologias de controle avançadas que permitem que sejam usados para carregamento supervisionado de baterias e para armazenamento preventivo de baterias críticas.

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Em DENIOS já começámos em 1986 a desenvolver competências para todas as questões relacionadas ao armazenamento e manuseio de produtos perigosos, sempre de forma segura e de acordo com a legislação. Conhecemos os múltiplos compromissos que deve adoptar a sua empresa para cumprir com as suas responsabilidades dia a dia. Com a nossa experiência e conhecimento, podemos dar-lhe ajuda valiosa, também em todos os assuntos relacionados ao armazenamento e teste de baterias de lítio. Contacte-nos!


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