Le inondazioni dovute all’acqua salata rappresentano un grave pericolo di incendio per i veicoli elettrici e altri dispositivi dotati di batterie

Inondazioni causate dagli uragani Helene e Milton danni per miliardi di dollari in tutto il sud-est tra settembre e ottobre 2024, spingendo gli edifici dalle fondamenta e minando strade e ponti.Ne ha provocati anche decine veicoli elettrici e altri oggetti alimentati a batteria, come scooter e golf cart, possono prendere fuoco.

Secondo un conteggio, 11 auto elettriche e 48 batterie agli ioni di litio hanno preso fuoco dopo l'esposizione a acqua salata proveniente da Helene.In alcuni casi, questi incendi diffondersi nelle case.

Quando una batteria agli ioni di litio prende fuoco, libera fumi tossici, brucia violentemente ed è estremamente difficile da spegnere.Spesso l’unica opzione a disposizione dei vigili del fuoco è lasciarlo bruciare da solo.

In particolare, quando queste batterie vengono immerse in acqua salata, possono diventare “ticchettando bombe a orologeria", nelle parole del maresciallo dei vigili del fuoco dello stato della Florida Jimmy Patronis.Questo perché l’incendio non si verifica sempre immediatamente quando la batteria è ingolfata.Secondo la National Highway Traffic Safety Administration, circa 36 veicoli elettrici allagati dall'uragano Ian in Florida nel 2022 hanno preso fuoco, compresi diversi che venivano rimorchiati dopo la tempesta su rimorchi a pianale.

Molti consumatori non sono consapevoli di questo rischio e le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate nei veicoli elettrici e nelle auto ibride, nelle e-bike e negli scooter, nei tosaerba elettrici e negli utensili elettrici senza fili.

Sono un ingegnere meccanico e sto lavorando per contribuire a risolvere i problemi di sicurezza delle batterie per la nostra società sempre più elettrizzata.Ecco cosa dovrebbero sapere tutti i proprietari sull'acqua e sul rischio di incendio della batteria:

La minaccia dell'acqua salata

L’innesco degli incendi delle batterie agli ioni di litio è un processo chiamato fuga termica, una sequenza a cascata di reazioni di rilascio di calore all’interno della cella della batteria.

In condizioni operative normali, la probabilità che una cella agli ioni di litio vada in fuga termica è meno di 1 su 10 milioni.Ma aumenta notevolmente se la cella è sottoposta a stress elettrici, termici o meccanici, come cortocircuiti, surriscaldamenti o forature.

L'acqua salata rappresenta un problema particolare per le batterie perché il sale si dissolve nell'acqua è conduttivo, il che significa che la corrente elettrica lo attraversa facilmente.L'acqua pura non è molto conduttiva, ma la conduttività elettrica dell'acqua di mare può esserlo più di mille volte superiore rispetto a quello dell'acqua dolce.

Tutti gli involucri dei pacchi batteria dei veicoli elettrici utilizzano guarnizioni per sigillare lo spazio interno dagli elementi esterni.In genere, lo hanno fatto valutazioni di impermeabilità IP66 o IP67.Sebbene queste valutazioni siano elevate, non garantiscono che una batteria sarà impermeabile quando viene immersa per un lungo periodo di tempo, ad esempio oltre 30 minuti.

I pacchi batteria dispongono inoltre di varie porte per equalizzare la pressione all'interno della batteria e spostare l'energia elettrica dentro e fuori.Questi possono essere potenziali percorsi di infiltrazione di acqua all'interno dell'involucro dello zaino.Valutazioni di tenuta inadeguate e difetti di fabbricazione possono anche consentire all'acqua di penetrare nel pacco batteria se è immerso.

Come l'acqua porta al fuoco

Tutte le batterie hanno due terminali:Uno è contrassegnato come positivo (+) e l'altro è contrassegnato come negativo (-).Quando i terminali sono collegati a un dispositivo che utilizza l'elettricità per svolgere un lavoro, come una lampadina, all'interno della batteria si verificano reazioni chimiche che fanno sì che gli elettroni fluiscano dal terminale negativo a quello positivo.Questo crea una corrente elettrica e rilascia l'energia immagazzinata nella batteria.

Gli elettroni fluiscono tra i terminali di una batteria perché le reazioni chimiche all’interno della batteria creano potenziali elettrici diversi tra i due terminali.Questa differenza è noto anche come tensione.Quando l'acqua salata entra in contatto con i terminali metallici della batteria con potenziali elettrici diversi, la batteria può andare in cortocircuito, inducendo una rapida corrosione e archi elettrici e generando corrente e calore eccessivi.Quanto più conduttivo è il liquido che penetra nel pacco batteria, tanto maggiore sarà la corrente di cortocircuito e il tasso di corrosione.

Le rapide reazioni di corrosione all'interno del pacco batteria producono idrogeno e ossigeno, corrodendo i materiali dai terminali metallici sul lato positivo della batteria e depositandoli sul lato negativo.Anche dopo che l'acqua viene drenata, questi materiali depositati possono formare solidi ponti di cortocircuito che rimangono all'interno del pacco batteria, causando una fuga termica ritardata.Può scoppiare un incendio giorni dopo che la batteria si è ingolfata.

Anche una batteria completamente scarica non è necessariamente sicura durante l’allagamento.Una cella agli ioni di litio, anche con uno stato di carica dello 0%, ha ancora una differenza di potenziale di circa tre volt tra i suoi terminali positivo e negativo, quindi una parte di corrente può fluire tra di loro.Per una stringa di batterie con molte celle in serie – una configurazione tipica nelle auto elettriche – la tensione residua può ancora essere sufficientemente elevata da innescare queste reazioni.

Molti scienziati, tra cui me e i miei colleghi, stanno lavorando per comprendere l’esatta sequenza di eventi che possono verificarsi in una batteria dopo che è stata esposta all’acqua salata e ha portato a una fuga termica.Stiamo anche cercando modi per contribuire a ridurre i rischi di incendio causati da pacchi batteria allagati.

Questi potrebbero includere la ricerca di modi migliori per sigillare i pacchi batteria;utilizzo di materiali alternativi e più resistenti alla corrosione per i terminali della batteria;e applicare rivestimenti impermeabili ai terminali esposti all'interno del pacco batteria.

Cosa dovrebbero sapere i proprietari di veicoli elettrici

Le auto elettriche sono ancora molto sicure da guidare e possedere nella maggior parte dei casi.Tuttavia, durante situazioni estreme come uragani e inondazioni, è molto importante evitare che i pacchi batteria dei veicoli elettrici vengano immersi nell'acqua, in particolare nell'acqua salata.Lo stesso vale per altri prodotti che contengono batterie agli ioni di litio.

Per i veicoli elettrici, ciò significa evacuare le auto fuori dalla zona interessata o parcheggiarle su un’altura prima che si verifichi l’allagamento.Oggetti più piccoli, come biciclette elettriche e utensili elettrici, possono essere spostati ai piani superiori degli edifici o conservati su scaffali alti.

Se possiedi un veicolo elettrico che è stato immerso in acqua per ore o giorni, in particolare in acqua salata, gli esperti di pubblica sicurezza raccomandano trattandolo come un pericolo di incendio e posizionarlo su terreno aperto lontano da altre proprietà di valore.Non tentare di caricarlo o utilizzarlo.Contattare il produttore per un'ispezione per valutare i danni alla batteria.

Spesso, un veicolo elettrico allagato dovrà essere rimosso per ulteriori ispezioni.Tuttavia, poiché la fuga termica può verificarsi anche dopo l'immersione, l'auto non deve essere spostata finché non sarà stato valutato professionalmente.