Por Roberto Peris García, Managing Director de Arnion
Los incendios en baterías de litio están protagonizando titulares en los últimos años, con un aumento significativo en incidentes reportados entre 2022 y 2024. Pero ¿por qué ocurren y cómo podemos prevenirlos? Veamos qué hay detrás de estos fenómenos y las soluciones que ya existen para sofocar estos incendios.
Existen muchos tipos de baterías de ion-litio, sin embargo, la mayoría de ellas tienen características comunes.
El corazón de las baterías: ¿Qué las hace tan potentes (y vulnerables)?
Imagina una batería de litio como un sándwich de alta tecnología. Sus capas esenciales son:
- El “pan” conductor (ánodo y cátodo):
- Ánodo: Usa grafito o silicio para almacenar iones de litio. El grafito es inflamable.
- Cátodo: Aquí varía la seguridad. El LiFePO₄ (LFP) es el “alumno ejemplar” por su estabilidad, mientras el LiCoO₂ (LCO) es más reactivo. Otro tipo de cátodo común es el litio níquel-cobalto-manganeso (LiNiCoMnO₂ ó NMC)
- El “relleno” peligroso (electrolito): Una mezcla inflamable de carbonatos orgánicos. Si se calienta, libera gases como hidrógeno, el cual es inflamable.
- El “separador”: Una membrana que evita cortocircuitos. Las de plástico (PE/PP) son económicas pero combustibles; las cerámicas, aunque caras, aguantan hasta 700°C
¿Por qué arden? El detonante perfecto
Una de las principales precauciones que hay que observar con las baterías de ion-litio es que no alcancen el llamado desbordamiento térmico (“Thermal Runaway”)
Se define el desbordamiento térmico en las baterías de ion-litio como un rápido aumento de la temperatura, la generación de gases y, en algunos casos, una explosión o un incendio que no puede controlarse. Esta situación se produce a partir de que la batería alcance una temperatura determinada, la cual es distinta en función de la química del litio que se trate.
Algunos factores y causas clave del desbordamiento térmico en las baterías de iones de litio son:
- Sobrecalentamiento: El sobrecalentamiento puede deberse a varios factores, como la sobrecarga, la sobredescarga o el calor externo excesivo. Cuando la temperatura de la batería supera un determinado umbral, puede iniciarse el desbordamiento térmico.
- Daños físicos: Los daños físicos en la batería, como pinchazos, deformaciones o cortocircuitos, pueden provocar la liberación de energía e iniciar el desbocamiento térmico.
- Cortocircuitos internos: Pueden producirse cortocircuitos internos debido a daños en el separador o los electrodos. Estos cortocircuitos pueden causar una rápida acumulación de calor y presión dentro de la batería.
- Sobretensión y sobrecorriente: Las condiciones de sobretensión y sobreintensidad pueden provocar un bombeo excesivo de energía a la batería, lo que provoca un aumento de la temperatura.
- Calentamiento externo: La exposición a altas temperaturas, llamas o fuentes de calor externas también puede desencadenar un desbordamiento térmico.
Los incendios de baterías de litio en instalaciones de reciclaje, centros de recogida temporal, etc., han aumento en los últimos años de forma muy significativa; entre los años 2022 y 2024 aumentaron un 60% los incendios que tuvieron como causa las baterías de iones de litio en Estados Unidos y Canadá. Las causas principales son las anteriormente mencionadas:
- Aplastamiento
- Perforación
- Exposición al calor
De la chispa al infierno: Así escalan los incendios
El proceso por el que se incendia una batería de litio tiene tres actos diferenciados:
- Calentamiento silencioso (80-150°C):
- El electrolito se descompone, liberando gases inflamables.
- Los materiales del ánodo reaccionan, siendo esta una reacción exotérmica.
- Propagación imparable (150-300°C):
- El cátodo libera oxígeno, avivando las llamas.
- El separador se derrite, causando cortocircuitos en cadena.
- Explosión final (>300°C):
- Los gases presurizados rompen la carcasa.
- El fuego puede saltar a baterías adyacentes.
Radiografía del proceso del desbordamiento térmico de una celda de ion-sodio.
Lo explicado hasta el momento nos da las claves por las que los fuegos de baterías de litio son complicados de extinguir:
- Las baterías de litio están formadas por diversos elementos y compuestos inflamables o, incluso, altamente inflamables.
- Para arder, el oxígeno lo pueden obtener de los compuestos del cátodo que son óxidos, al descomponerse, liberan oxígeno.
- Cuando alcanzan cierta temperatura, de pendiendo de la química de la batería, se produce el desbordamiento térmico, lo que provoca el fuego y las explosiones.
- Las baterías están formadas por varias e incluso miles de celdas (en muchos casos, parecidas a las pilas de una radio). Normalmente, es en una de ellas en la que se produce el desbordamiento térmico y se inicia el incendio, y a continuación, el fuego provocado en ella aumenta la temperatura de las contiguas y provoca el desbordamiento de estas, con lo que se produce un efecto dominó, ardiendo toda la batería.
- Las celdas que han entrado en desbordamiento no pueden ser apagadas y terminan consumiéndose sus componentes hasta la extinción del fuego en dicha celda.
Entonces, ¿cómo se puede extinguir un fuego en una batería de litio?
La clave está en evitar que las celdas restantes de la batería entren en desbordamiento térmico. Veamos cómo.
Cuando una batería de litio entra en combustión, el agua convencional resulta insuficiente para enfriar la batería, las celdas suelen estar muy pegadas entre sí y encapsuladas.
Aquí entra en juego unos aditivos especiales que se echan al agua, en concreto el eFP-600, un aditivo que transforma el agua en un “superfluido” con capacidades de extinción revolucionarias.
Cómo funciona: Tres mecanismos en uno
El eFP-600 opera como un equipo de emergencia microscópico:
- Humectante:
Reduce la tensión superficial del agua, permitiendo que gotas de 0.1-0.3 mm penetren hasta el núcleo térmico. Y esto se produce porque reduce muy significativamente la tensión superficial del agua.
- En comparación, mientras el agua pura cubre 1 m² en 30 segundos, con el eFP-600 lo hace en 3 segundos.
- Encapsulador:
- Forma micelas (esferas moleculares) que atrapan vapores inflamables como el hidrógeno, creando una “burbuja de seguridad” que previene reigniciones.
- Esto permite disminuir la temperatura en la combustión de las celdas que ya están ardiendo.
- Inhibidor térmico:
- Absorbe 1,500 kJ/kg mediante reacciones endotérmicas, pudiendo enfriar la batería de 400°C a 80°C en 90 segundos
- Datos clave: Su capacidad de enfriamiento es 10 veces superior a los sistemas tradicionales
Por tanto, lo que se produce es un enfriamiento de la batería en su conjunto, evitando que las celdas que no han comenzado a arder no entren en desbordamiento térmico. Lo que ocurrirá es que, una vez se haya agotado el combustible y las reacciones de las celdas que se encuentran ardiendo, el fuego estará extinguido.
El gráfico 1 representa las mediciones de temperatura en función del tiempo que se realizaron cuando se provocó un fuego en una batería de 6 celdas. Se instalaron sondas de temperatura en 3 de las celdas. En una de estas celdas se forzó, mediante punzonamiento, el desbordamiento térmico (gráfico rojo). Se puede apreciar que las celdas se fueron “contagiando” secuencialmente el desbordamiento térmico, en 200 segundos se produjo el de la primer y 200 segundos después la tercera.
Se repitió el experimento anterior, gráfico 2, en este caso la batería se mantuvo refrigerada mediante agua con el aditivo, lo que hizo que el resto de las celdas no entraran en desbordamiento térmico.
El laboratorio APPLUS, ha certificado la idoneidad de extinción del fuego en baterías de litio en varios sistemas en los que sea empleado este aditivo a principios del año 2025. Dichos ensayos fueron realizados en el centro de formación de fuego de ILUNION en la comunidad de Madrid.
En dichas pruebas, se demostró la eficacia de la extinción de fuego empleando el aditivo e-FP-600de baterías de litio de 3 sistemas:
- Extintores: Indicados para la extinción en los primeros instantes del fuego o del desbordamiento térmico.
- BIEs: Para aquellas instalaciones que acumulen muchas baterías de litio y tengan instalados sistemas de bocas de incendio
- Rociadores: Especialmente indicados para aparcamientos de coches
