Le lezioni e i limiti del litio

Prima che il Modello T di Ford rendesse i veicoli a gas onnipresenti nella nostra società, le auto elettriche erano preferite dai consumatori più esigenti per la loro mancanza di emissioni nocive. Ora, il ritorno dei veicoli elettrici non solo è imminente, ma è praticamente un imperativo. Alla luce delle normative più severe sulle emissioni di gas serra e di diversi stati che vietano la futura vendita di auto alimentate a petrolio, le vendite di veicoli elettrici sono aumentate rapidamente negli ultimi anni e i dati mostrano che coloro che hanno effettuato il passaggio non guardano indietro.

Per stare al passo con la crescente domanda di auto elettriche, le batterie che alimentano questi veicoli devono essere sicure, convenienti e di facile reperibilità. Le batterie agli ioni di litio (Ii-ion) sono state finora la scelta per la tecnologia dell’energia pulita grazie alla loro densità di energia, ma non sono una soluzione perfetta. La fornitura di materie prime per queste batterie è controllata da una manciata di paesi soggetti alla volatilità geopolitica, mentre la domanda è cresciuta in una vasta gamma di applicazioni, dall’elettronica di consumo alla rete elettrica.

Le batterie agli ioni di litio comportano anche problemi di incendio, aumento dei prezzi legato all’instabilità della catena di approvvigionamento e conseguenze ambientali legate alla loro produzione. Il mondo ha bisogno di batterie ad alta densità energetica e ad alte prestazioni per continuare a ridurre le emissioni di carbonio di origine antropica in tutti i settori, ma fare affidamento sulla tecnologia agli ioni di litio come mezzo per raggiungere tale obiettivo potrebbe limitare il nostro potenziale di cambiamento.

Man mano che le batterie agli ioni di litio diventano sempre più onnipresenti come fonte di energia, crescono anche i rapporti sui rischi per la sicurezza, ovvero gli incendi delle batterie causati dall’instabilità termica. Stanno emergendo notizie di batterie di scooter elettrici che si surriscaldano e incendiano case multifamiliari e condomini, uccidendo i residenti all’interno. La sola città di New York ha avuto 216 incendi di batterie lo scorso anno e almeno 24 casi tra gennaio e febbraio di quest’anno.

Un riepilogo sul motivo per cui gli incendi delle batterie agli ioni di litio sono così letali: prima che una cella di batteria in fuga termica prenda effettivamente fuoco, emette gas infiammabili come acido fluoridrico e monossido di carbonio. Questi vapori tossici possono filtrare attraverso un edificio per ore prima del momento della combustione. Spesso provocano un'esplosione quando prendono fuoco e bastano solo pochi millisecondi affinché l'incendio successivo inghiottisca un edificio.

Secondo la Federal Emergency Management Agency del Dipartimento per la sicurezza nazionale degli Stati Uniti, le installazioni di sistemi di accumulo di energia a batteria residenziale (BESS) sono aumentate del 200% ogni anno dal 2014 al 2018. Poiché le batterie agli ioni di litio diventano più comuni nelle famiglie che utilizzano l’energia solare, aumenta il rischio di vittime a causa di incendi dilaganti. I vigili del fuoco di tutti gli Stati Uniti vedono già gli incendi delle batterie agli ioni di litio come un problema significativo e crescente: se tali incidenti continuano, i consumatori saranno disincentivati ​​a investire nello stoccaggio di batterie residenziali perché percepiscono i rischi come troppo grandi.

Per le applicazioni nella rete elettrica, le conseguenze del malfunzionamento delle batterie agli ioni di litio vanno oltre le preoccupazioni di sicurezza. Le batterie agli ioni di litio vengono sempre più utilizzate nei sistemi di energia rinnovabile, compresa l’energia solare ed eolica, per immagazzinare l’energia generata durante i periodi di alta produzione e fornirla quando la produzione è scarsa o nulla. Gli incendi di batterie nelle centrali elettriche di tutto il mondo hanno provocato significative perdite finanziarie e danni alle infrastrutture, impedendo in definitiva la transizione verso le energie rinnovabili. Un recente incendio in California ha comportato la chiusura parziale della Highway 1 e l'ordine di ricovero sul posto per sette miglia quadrate a nord del container in fiamme.

I veicoli elettrici sono una delle applicazioni più promettenti della tecnologia agli ioni di litio per ridurre le emissioni di carbonio di origine antropica, ma è noto che le batterie dei veicoli elettrici prendono fuoco senza preavviso. E poiché le molteplici celle possono trovarsi a diversi stadi di fuga termica, i pacchi batteria agli ioni di litio potrebbero prendere fuoco di nuovo ore o giorni dopo che le prime fiamme si sono spente e il pericolo sembra essere passato.