Las baterías de iones de litio alimentan una amplia gama de tecnologías modernas, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos (VE). Sin embargo, su uso generalizado ha puesto de manifiesto riesgos de seguridad, especialmente el peligro del embalamiento térmico: una reacción en cadena en la que el sobrecalentamiento interno puede provocar ignición e incendios intensos difíciles de extinguir.
Las tendencias actuales muestran un aumento del número de incendios de baterías de iones de litio. Solo en el Reino Unido, los servicios de bomberos notificaron en 2023 un incremento del 46 % de estos incendios respecto al año anterior, en equipos como bicicletas eléctricas, patinetes eléctricos y vehículos eléctricos. Esto subraya la necesidad urgente de medidas de seguridad avanzadas que reduzcan eficazmente estos riesgos.
Cómo los materiales refractarios interrumpen la reacción en cadena
El embalamiento térmico se produce cuando una batería de iones de litio se daña o sufre un cortocircuito, lo que desencadena un ciclo de retroalimentación de calor y reacciones químicas que puede derivar en un incendio o una explosión. En los packs de baterías de vehículos eléctricos (VE), formados por muchos pequeños módulos o celdas interconectados, un problema en una celda puede propagarse rápidamente a todo el conjunto si no se aísla correctamente.
Los materiales refractarios desempeñan un papel esencial en la limitación del embalamiento térmico, ya que ofrecen una alta resistencia al calor y actúan como barreras físicas que ayudan a contener y frenar la propagación del calor y las llamas. Estos materiales mejoran la seguridad frente al fuego al ralentizar la propagación del embalamiento térmico y proporcionar a los ocupantes un tiempo valioso para abandonar el vehículo.
Aunque ninguna tecnología puede evitar por completo el embalamiento térmico, la incorporación de materiales refractarios en los sistemas de baterías de vehículos eléctricos y en los sistemas industriales de almacenamiento mejora de forma significativa la contención del fuego y la gestión térmica. Este artículo presenta soluciones refractarias clave diseñadas para aumentar la seguridad de las baterías de iones de litio y reducir los efectos del embalamiento térmico en vehículos eléctricos y sistemas industriales de almacenamiento.
Principales soluciones refractarias para la protección contra incendios de baterías de litio
Placa aislante de silicato cálcico
Aplicación: La placa de silicato cálcico Vitcas es excelente para revestir compartimentos de baterías en vehículos eléctricos gracias a sus propiedades de resistencia al calor y aislamiento. Esta placa aislante soporta altas temperaturas de hasta 1100 °C y puede actuar como una barrera térmica fiable.
Ventajas:
- Estas placas aumentan la estabilidad térmica al impedir la propagación del calor entre celdas, mejorando la seguridad y prolongando la vida útil de la batería en entornos de alta temperatura.
- La placa de construcción para chimeneas proporciona un aislamiento térmico eficaz, reduce la transferencia excesiva de calor y mejora la seguridad de la batería.
Manta aislante biosoluble con lámina de aluminio
Aplicación: La manta biosoluble Vitcas con lámina de aluminio actúa como barrera térmica en sistemas de baterías de vehículos eléctricos. El núcleo de fibras biosolubles aporta aislamiento y resistencia a temperaturas extremas, mientras que la lámina de aluminio refleja el calor radiante, por lo que resulta adecuada para instalarse entre celdas o como capa exterior de los packs de baterías.
Ventajas:
- Resiste altas temperaturas de hasta 1200 °C y evita la propagación del calor durante el embalamiento térmico.
- La lámina de aluminio mejora la reflexión y la contención del calor.
- Es ligera, fácil de instalar y respetuosa con el medio ambiente, por lo que ofrece una gestión térmica eficaz sin aumentar de forma significativa el peso.
Aislamiento con revestimiento de aluminio
Aplicación: La manta aislante Vitcas con revestimiento de aluminio es ideal para envolver packs de baterías de vehículos eléctricos o celdas individuales, aportando una capa adicional de protección térmica para contener el calor y ayudar a prevenir el embalamiento térmico. La capa de lámina de aluminio actúa como una pantalla protectora adicional que refleja el calor radiante.
Ventajas:
- Reduce la transferencia de calor entre las celdas y los componentes cercanos.
- Es ligera y flexible, lo que facilita su aplicación en compartimentos de baterías compactos.
- Mejora la seguridad al actuar como pantalla térmica de alta temperatura hasta 550 °C (la resistencia térmica de la capa de lámina de aluminio es de 300 °C).
Protección contra incendios de baterías de litio en sistemas industriales de almacenamiento
En entornos industriales, como fábricas y almacenes, la protección contra incendios de baterías de iones de litio requiere una combinación de soluciones refractarias:
Placa aislante de silicato cálcico
Aplicación: La placa aislante de silicato cálcico Vitcas es ideal para revestir paredes, suelos y techos de zonas de almacenamiento de baterías de litio, creando una barrera duradera y resistente al calor para la protección contra incendios.
Ventajas:
- Proporciona un excelente aislamiento térmico y reduce la transferencia de calor entre las baterías almacenadas.
- Mantiene la integridad estructural a altas temperaturas de hasta 1100 °C, garantizando fiabilidad a largo plazo.
- Es ligera y sencilla de instalar, adecuada para almacenes diseñados a medida.
Manta aislante biosoluble con lámina de aluminio
Aplicación: La manta biosoluble Vitcas con lámina de aluminio está diseñada para envolver y aislar packs individuales de baterías de litio, ofreciendo un excelente aislamiento térmico y contención del calor dentro de las unidades de almacenamiento.
Ventajas:
- Crea una barrera resistente a altas temperaturas de hasta 1200 °C, aísla los packs de baterías y limita la propagación del calor.
- La capa de lámina de aluminio refleja el calor radiante y mejora tanto la contención como la gestión térmica.
- Es ligera, flexible y fácil de aplicar, lo que permite organizar el almacenamiento de forma eficiente.
Aislamiento con revestimiento de aluminio
Aplicación: La manta Vitcas con lámina de aluminio es ideal para envolver compartimentos de baterías o unidades completas de almacenamiento, actuando como una pantalla eficaz frente al calor radiante y como aislamiento térmico. La manta aislante resiste hasta 550 °C, mientras que la capa de aluminio soporta hasta 300 °C.
Ventajas:
- Combina un aislamiento térmico fiable con la reflexión del calor radiante y reduce la acumulación de calor.
- Es flexible y fácil de instalar, por lo que se adapta a distintas configuraciones de almacenamiento.
- Es ligera y resistente, y proporciona una capa adicional de protección térmica para sistemas de almacenamiento de baterías de litio.
Consejo experto: Una correcta compartimentación de las unidades de almacenamiento limita la propagación del calor y las llamas entre baterías. Este enfoque garantiza una protección contra incendios eficaz, aumenta la seguridad del personal y los equipos, y reduce el riesgo de daños por incendio en zonas de almacenamiento de baterías de iones de litio.
Protección frente al embalamiento térmico en vehículos eléctricos
Barreras térmicas
Para una solución integrada, combine una manta biosoluble con un revestimiento refractario, por ejemplo un aislamiento para conductos de humos revestido de aluminio, para crear barreras térmicas en los compartimentos de baterías. Estas barreras ayudan a limitar la transferencia de calor entre celdas y, en caso de incendio de una batería de iones de litio, ofrecen a los ocupantes más tiempo para abandonar con seguridad el vehículo o la zona de almacenamiento.
Sellado de huecos
Un sellado correcto impide la propagación de incendios de baterías de litio dentro del pack de baterías. Las nuevas soluciones innovadoras se centran en crear una carcasa sellada, estanca al agua, que evite cortocircuitos. Esto exige evaluar cuidadosamente la superficie de sellado del pack de baterías, que debe encajar con el diseño de la carcasa y con la junta. Para lograr este resultado, es fundamental el mecanizado preciso de la tapa superior y de la parte inferior de la carcasa de la batería. Además, la aplicación de un sellador, como el adhesivo Vitcas CFA Adhesive, sobre las piezas metálicas que se van a unir y el uso de juntas de compresión de materiales adecuados, como caucho EPDM, ayudan a mantener una barrera térmica hermética y resistente al calor.
Nuevas tendencias en el diseño de seguridad de los vehículos eléctricos
Los fabricantes incorporan cada vez más materiales innovadores en los diseños de seguridad de las baterías, entre ellos:
Almohadillas de compresión:
- Las almohadillas de compresión proporcionan soporte estructural y protección contra incendios para celdas tipo pouch. Mantienen la conexión térmica y eléctrica en los packs de baterías de iones de litio y, al mismo tiempo, permiten la expansión durante la carga o a temperaturas extremas. La investigación muestra que el uso de una presión baja a media (de 0,08 MPa a 0,4 MPa) puede prolongar la vida útil de la batería al optimizar el proceso de envejecimiento. Combinadas con capas resistentes al calor e incombustibles, las almohadillas de compresión también aumentan la seguridad al aislar frente al embalamiento térmico, una característica clave en grandes packs de baterías de vehículos eléctricos propensos al sobrecalentamiento. Esta protección adicional ayuda a reducir riesgos a la vez que protege a los ocupantes del vehículo.
Espumas de encapsulado:
- Las espumas de encapsulado proporcionan aislamiento térmico ligero e integridad estructural para packs de baterías con celdas cilíndricas. Protegen las celdas frente a impactos, reducen la transferencia de calor y ayudan a prevenir el embalamiento térmico. Entre los materiales habituales se encuentran la silicona para resistencia a altas temperaturas, el epoxi para una unión resistente y el poliuretano para un aislamiento más blando y rentable; cada uno se elige según los requisitos de rendimiento concretos.
Conclusión: construir un futuro más seguro para los vehículos eléctricos
Los avances en materiales refractarios están transformando la seguridad de las baterías de vehículos eléctricos al abordar los riesgos de incendio de las baterías de iones de litio. Soluciones como la manta biosoluble, la placa de construcción para chimeneas y el aislamiento para conductos de humos con aluminio permiten a los fabricantes de vehículos eléctricos crear sistemas de baterías más robustos y seguros.
Este enfoque integrado basado en materiales refractarios mejora la gestión térmica y la seguridad de las baterías, refuerza la confianza en la tecnología de los vehículos eléctricos y apoya el transporte sostenible. Al incorporar medidas de seguridad avanzadas, el sector de los vehículos eléctricos establece nuevos estándares y allana el camino hacia un futuro del transporte más ecológico y seguro.
