Analisi e modellazione del rischio incendio connesso allo stoccaggio di batteria agli ioni di litio

L’interesse verso i dispositivi di accumulo elettrici agli ioni di litio è notevolmente cresciuto negli ultimi anni, anche per esigenze di sostenibilità ambientale. Di conseguenza, la valutazione del rischio connesso al loro impiego attira sempre maggiore attenzione. La cella agli ioni di litio è stata caratterizzata attraverso un’analisi delle sue componenti, delle reazioni chimiche e dei fenomeni fisici che possono avvenire al suo interno durante il normale funzionamento e l’avaria. Un modello CFD è stato realizzato per emulare il comportamento della cella in caso di guasto. Ne sono state definite: la geometria, le proprietà fisiche, la cinetica delle reazioni fuggitive coinvolte, le potenze termiche sviluppate, le condizioni di cedimento della valvola di sicurezza, la composizione media e la portata dei gas emessi, le energie termiche rilasciate. Il modello incorpora l’interdipendenza di tali caratteristiche e consente di analizzarne la risposta a varie sollecitazioni esterne. Il modello della cella, assieme ad altri componenti (connettori elettrici, materiali polimerici), è stato utilizzato per simulare il comportamento di un modulo di numerose celle quando esposto a potenziali condizioni di innesco in termini di propagazione del guasto. Infine, attraverso i dati ottenuti, è stato realizzato un modello di incendio su grande scala in una struttura industriale. Gli andamenti nel tempo e nello spazio degli effetti fisici potenzialmente dannosi per l’uomo, come la concentrazione dei fumi, la potenza incidente per irraggiamento e la temperatura, sono stati valutati. Ostacolare la propagazione di calore all’interno del gruppo di celle è fondamentale per contenere il rischio. Le temperature anche superiori ai 700°C coinvolte, i pochi secondi necessari a raggiungerle, il carattere endogeno del fenomeno (non è necessario apporto di ossigeno esterno) rappresentano i maggiori pericoli. Particolare attenzione va prestata anche allo smaltimento dei fumi tossici e caldi.