Baterias de iões de lítio
Cada vez mais veículos elétricos contêm baterias de iões de lítio, valorizadas pela sua excelente longevidade e eficiência no armazenamento de energia. Embora as baterias de iões de lítio sejam fiáveis e o risco de combustão seja relativamente baixo, é importante ter conhecimento dos conselhos de segurança ao manuseá-las, armazená-las ou eliminá-las
Comercializadas desde a década de 1990 pela Sony, as baterias de iões de lítio permitem converter a energia química em energia elétrica. Armazenam a energia elétrica, para que possa ser carregada ou descarregada. As baterias de iões de lítio são constituídas por uma ou várias células (compartimentos de energia). Estas células estão protegidas por um invólucro que pode variar de forma e tamanho. Cada uma é composta essencialmente por um elétrodo positivo (cátodo), um elétrodo negativo (ânodo), um eletrólito (líquido condutor de iões que contém um dissolvente e um sal condutor) e um separador (barreira física entre o ânodo e o cátodo).
O principal composto químico do cátodo é um lítio metal, como o dióxido de lítio e cobalto (LiCoO2). O ânodo é composto essencialmente por carbonato de lítio, como a grafite. A reação de oxidação no ânodo cria eletrões e a reação de redução no cátodo absorve-os. Quando a bateria é carregada, os iões de lítio Li+ armazenados no elétrodo positivo (cátodo) são transportados pelo eletrólito para o elétrodo negativo (ânodo), enquanto os eletrões se deslocam do ânodo para o cátodo. Quando a bateria é descarregada e produz uma corrente elétrica (a energia sob a forma de eletricidade é retirada da célula da bateria), os iões de lítio Li+ realizam o movimento contrário. Esta corrente elétrica é convertida num motor ou dispositivo eletrónico.
Existe algum risco ao utilizar baterias de iões de lítio?
A gestão térmica das baterias de iões de lítio desempenha um papel importante na vida útil, no desempenho e no risco de segurança das mesmas. A temperatura ideal de funcionamento de uma bateria de iões de lítio é entre 20 e 40 °C. A maioria das baterias de iões de lítio incluem um sistema de gestão da bateria (BMS) para interromper o funcionamento da mesma para além de um limiar de temperatura (normalmente 60 °C).
Se a temperatura da bateria exceder este limite, ocorre a decomposição do revestimento do ânodo. Acima dos 70 °C, o eletrólito começa a evaporar e a aumentar a pressão na célula, o que pode provocar uma falha mecânica no interior da bateria. O calor aumenta a velocidade da reação, o que aumenta ainda mais a sua temperatura. Como resultado de uma sucessão de reações químicas exotérmicas dentro de cada célula, pode desencadear-se uma saturação térmica, o que leva a um efeito dominó até que todas as células da bateria se degradam. Uma sobrecarga, um curto-circuito ou a presença de calor externo podem provocar esta saturação térmica. O aumento descontrolado da temperatura e da pressão no interior da bateria provoca a degradação do eletrólito, que pode originar fugas (líquidas ou gasosas), inflamar-se e explodir.
O eletrólito é constituído por um dissolvente, principalmente carbonatos orgânicos, e um sal condutor como o hexafluorofosfato de lítio (LiPF6). Os carbonatos orgânicos na forma líquida ou gasosa têm um elevado risco de inflamabilidade, ao passo que o hexafluorofosfato de lítio é prejudicial caso seja ingerido e provoca graves danos na pele e nos olhos caso seja tocado. Também pode causar danos nos órgãos se o contacto for prolongado ou repetido. Se o eletrólito gerar fugas e reagir com a humidade ou água, ou caso se inflame, pode ocorrer a criação de ácido fluorídrico (HF) na forma líquida ou gasosa. A concentração do mesmo dependerá da temperatura da combustão e da quantidade de eletrólito inflamado.
O ácido fluorídrico representa um perigo duplo para o corpo humano. É corrosivo devido aos iões H+ do ácido, que destroem as camadas superficiais do corpo humano, e altamente tóxico devido aos iões fluoreto F-, que penetram profundamente no corpo e provocam necrose celular. A quelação dos iões fluoreto sobre o cálcio e o magnésio provoca hipocalcemia e hipomagnesemia, assim como a destruição dos tecidos subjacentes. O esgotamento destes elementos conduz a um excesso de potássio e provoca um desequilíbrio biológico que pode manifestar-se como arritmias cardíacas.
Quanto maior for a concentração de HF, mais cedo a vítima sentirá as consequências da exposição. Por exemplo, quando a concentração de ácido fluorídrico é inferior a 20%, a dor surge apenas 24 horas após o contacto com o tecido. A gravidade e as consequências da exposição dependerão da quantidade e da concentração de HF, e da superfície afetada. O contacto com o HF pode provocar efeitos sistémicos graves (até uma paragem cardíaca, etc.), queimaduras graves na pele, nos olhos ou no aparelho digestivo, assim como irritação das vias respiratórias em caso de inalação até um edema pulmonar. Além do ácido fluorídrico, também são criados e libertados outros gases tóxicos (óxidos de carbono) durante a combustão do eletrólito.
O que fazer e como se proteger quando uma bateria de iões de lítio falha?
Caso ocorra uma falha da bateria de iões de lítio na qual se verifique libertação de gases, é muito importante que se afaste da bateria para evitar gases nocivos, chamas e uma possível explosão. Em caso de contacto dos olhos ou da pele com o ácido fluorídrico (gás ou líquido), é essencial iniciar a descontaminação logo que possível, seja com água (idealmente nos 10 segundos seguintes à pulverização), seguindo-se a aplicação de gluconato de cálcio, ou com a solução Hexafluorine. A água é uma solução passiva e hipotónica que elimina a substância química da superfície do tecido biológico.
Após a lavagem com água, a aplicação de gluconato de cálcio limita a ação dos iões de flúor. A solução Hexafluorine é uma solução ativa e hipertónica. Tal como a água, a solução Hexafluorine permite a eliminação do HF da superfície do tecido e, ao contrário da água, permite a remoção do HF do tecido. A molécula Hexafluorine interrompe a ação química dos iões de hidrogénio e flúor. A solução Hexafluorine permite a remoção imediata do ácido fluorídrico que penetrou no tecido, e permite uma maior capacidade de resposta a um produto potencialmente letal. Para que um protocolo de descontaminação seja eficaz, é necessário despir a roupa e tirar os acessórios. Em todos os casos, é imprescindível o aconselhamento médico. Tenha cuidado porque, embora o incêndio da bateria de iões de lítio se extinga, é comum que o fogo volte a reacender-se algumas horas ou dias após o incidente inicial, devido à saturação térmica que pode ocorrer de novo.
Colaboração Centro ZARAGOZA
