Il thermal runaway (fuga termica o deriva termica in italiano), rappresenta una delle principali preoccupazioni relative alla sicurezza delle batterie, in particolare per quelle impiegate nei veicoli elettrici ed in ambito E-Mobility.
Questo è un processo non controllabile di riscaldamento che può portare a conseguenze gravi, come incendi o esplosioni, a causa dell’accumulo eccessivo di calore all’interno della batteria. Comprendere le cause e le dinamiche del thermal runaway è fondamentale per lo sviluppo di tecnologie di batterie più sicure e per l’implementazione di misure preventive efficaci.
Cos’è il Thermal runaway?
Il thermal runaway è un processo autocatalitico che si verifica quando l’aumento della temperatura in una cella di batteria elettrica porta a una reazione esotermica fuori controllo. Questo fenomeno può portare al rilascio di gas nocivi, incendi, o addirittura esplosioni. È particolarmente rilevante nelle batterie al litio, ampiamente utilizzate per la loro densità energetica elevata e per la loro efficienza nei veicoli elettrici e in altre applicazioni energetiche.
Meccanismi di innesco
meccanismi che possono innescare il thermal runaway sono vari e comprendono:
- Sovraccarico: l’applicazione di una tensione superiore a quella nominale può causare un surriscaldamento e danni interni alla cella;
- Cortocircuito: un cortocircuito interno o esterno può generare un rilascio improvviso di energia termica, innescando la reazione;
- Danni fisici: impatti meccanici o penetrazioni possono compromettere l’integrità strutturale della cella, portando a reazioni pericolose;
- Difetti di fabbricazione: anomalie durante il processo di produzione possono lasciare impurità o difetti che aumentano il rischio di thermal runaway.
Fasi di avanzamento del Thermal runaway
Ci sono 3 fasi di avanzamento del thermal runaway:
- Venting;
- Thermal Runaway;
- Propagazione.
Anche se il thermal runaway diventa incontrollabile da 300°C, già intorno a 100°C, con la degradazione dei componenti, inizia la reazione esotermica.
Le temperature a cui arriva una batteria auto elettriche che si incendia si aggirano attorno ai 700-1.000°C.
Le conseguenze per la sicurezza delle batterie EV
Nel contesto dei veicoli elettrici, il thermal runaway rappresenta un rischio grave. Non solo per la sicurezza dei passeggeri, ma anche per i gravi incidenti stradali e i danni alle infrastrutture.
Senza dimenticare che le conseguenze possono arrivare anche a danneggiare l’immagine stessa del marchio di vetture elettriche.
La gestione sicura delle batterie EV è quindi fondamentale per prevenire il thermal runaway. La ricerca e lo sviluppo di tecnologie di batterie più sicure, sistemi di gestione termica e protocolli di sicurezza migliorati sono tutti necessari per mitigare questo rischio.
Tuttavia, le normative attualmente in vigore in materia di sicurezza delle batterie sono relativamente non specifiche. La norma UN ECE GTR 20, ad esempio, richiede solo che i passeggeri abbiano 5 minuti per evacuare il veicolo in caso di thermal runaway.
Questo lasso di tempo potrebbe non essere sufficiente in determinate situazioni, come ad esempio se l’auto elettrica si trova in autostrada. In tali circostanze, il fumo che invade l’abitacolo potrebbe ostacolare l’evacuazione e causare gravi intossicazioni.
Esistono però tecnologie promettenti che possono limitare i danni causati dal thermal runaway. Un esempio è un involucro di batteria EV impregnato con SYLGARD, che in un test ha dimostrato di poter arrestare la fiamma in meno di 15 secondi.
Le soluzioni Mascherpa
La rivoluzione dei veicoli elettrici richiede innovazioni nei design delle batterie, affrontando le ansie dei consumatori legate all’autonomia, oltre alle preoccupazioni su costi e sicurezza. Le batterie elettriche devono garantire performance sicure e affidabili per tutta la loro durata utile.
Vi è una varietà nei design delle batterie, marcata dalla scelta del tipo di celle – cilindriche, a sacchetto, o prismatiche – adottate dai produttori. Le sfide per gli OEM e i Tier 1 includono la riduzione dei costi e l’ottimizzazione delle prestazioni, oltre a garantire sicurezza, affidabilità e un’integrazione impeccabile con la struttura del veicolo.
Mascherpa sostiene i produttori di veicoli nella navigazione di queste complessità, fornendo materiali avanzati per la gestione termica, adesivi, sigillanti e tecnologie di rivestimento, tutti progettati per superare le sfide del settore.
In conclusione possiamo dire che:
- le soluzioni di gestione termica e di sicurezza sono fondamentali nella progettazione delle batterie;
- le soluzioni termiche offrono e migliorano le prestazioni e il ciclo di vita delle batterie;
- hanno superato i test di abuso in diversi progetti di batterie e migliorano le prestazioni di sicurezza;
- hanno un’eccellente compatibilità con un’ampia gamma di materiali di costruzione;
- possono anche essere utilizzate con vantaggio nel raffreddamento diretto di pacchi batteria e inverter.
Ogni batteria ha un modello di gestione termica applicabile, ma il tema del TCO rimane fondamentale per le soluzioni ad alte prestazioni.
Le soluzioni sono nel portafoglio Mascherpa e sono supportate da programmi specifici, quali:
In un mercato in rapida evoluzione come quello dei veicoli elettrici, la protezione dei pacchi batteria e la gestione del thermal runaway sono cruciali.
Oltre a vantare prestazioni eccezionali e un’ampia compatibilità con i materiali da costruzione, ci teniamo a sottolineare il nostro impegno costante al fianco dei clienti.
Per avere maggiori informazioni, contatta il nostro team di esperti a completa disposizione per fornirti supporto tecnico e consulenza personalizzata
