Seguridad en baterías de litio: un reto clave para las empresas

El uso de baterías de ion litio ha crecido exponencialmente en los últimos años y se ha convertido en una tecnología indispensable en aplicaciones como dispositivos móviles, almacenamiento en redes de energías renovables y movilidad eléctrica, que abarca desde patinetes y drones, hasta vehículos y maquinaria industrial. Sin embargo, esta creciente integración en la sociedad en general, y en el ámbito industrial en particular, conlleva también importantes desafíos de seguridad que requieren una atención rigurosa. La seguridad de estas baterías debe abordarse desde el diseño inicial hasta su uso y almacenaje, de forma que las empresas puedan reducir al máximo los riesgos para las personas y para las instalaciones.

Las empresas que transportan, almacenan o trabajan con baterías de litio deben incorporar la seguridad como un factor fundamental. Las baterías de litio, caracterizadas por una alta densidad energética, concentran una alta cantidad de energía en un espacio compacto, lo que representa un riesgo, si no se tratan adecuadamente.

Durante su manipulación, una caída o conexión incorrecta pueden causar daños internos que aumenten el riesgo de cortocircuitos, que en los casos más extremos pueden llevar a incendios, o explosiones. Esto es particularmente relevante en líneas de ensamblaje y transporte, donde el personal debe recibir formación especializada y contar con equipos de protección adecuados. Además, durante su operación, las baterías están expuestas a ciclos de carga y descarga a diferentes niveles de corriente, así como a variaciones de temperatura, impactos o vibraciones que pueden afectar a su estabilidad y aumentar el riesgo de que ocurra una reacción térmica en cadena (thermal runaway) -donde se genera un aumento descontrolado de temperatura que puede desencadenar en reacciones químicas peligrosas-, con posibles consecuencias de combustión o liberación de energía virulenta. Por otro lado, es necesario conocer que el almacenaje de las baterías plantea también riesgos específicos de fallo en caso de no cumplir determinadas condiciones.

Además de la implementación de protocolos y medidas de seguridad para la reducción de riesgos para las personas y las instalaciones, es fundamental contemplar la seguridad desde la fase de diseño de las baterías, abordando y planteando soluciones a los retos que presentan. El diseño de la batería debe garantizar una respuesta fiable frente a puntos de operación críticos o de alta exigencia de la batería. Para ello, es crucial el avance de las investigaciones focalizadas en la aplicación de tecnologías de gestión térmica y electrónica de control que permitan garantizar el trabajo de la batería en el rango de seguridad y detectar condiciones de riesgo activando mecanismos de seguridad como la desconexión automática, lo cual contribuye a prevenir fallos en las baterías.

La manipulación y el uso de baterías de litio llevan implícitos una serie de riesgos que abordar, dado que las baterías comerciales pueden presentar tensiones elevadas y un alto nivel de energía. En baterías de tensiones superiores a los 75 vatios, especialmente, es requerido para su manipulación el uso de EPIs (Equipos de protección individual) adecuados, como guantes aislantes, calzado de seguridad o gafas de seguridad adecuadas al arco eléctrico. De la misma forma, para el trabajo directo con baterías, es necesario el uso de herramientas aisladas, y el aislamiento -en la medida de lo posible- de las partes activas y elementos metálicos en la zona de trabajo mediante protectores adecuados como son las fundas, capuchones o películas plásticas aislantes. Por otro lado, la exposición de las baterías a condiciones de temperatura extremas durante su operación también puede desencadenar, además de en la reducción de su vida útil, en un fallo crítico de la batería. Por ello, resulta esencial garantizar el trabajo en condiciones de temperatura especificadas, para mitigar esos posibles riesgos.

En el almacenaje de baterías existe riesgo tanto de descargas eléctricas en caso de baterías de tensiones elevadas, como de cortocircuitos internos y externos. Por otro lado, las que se almacenan en condiciones inadecuadas, además de sufrir una degradación acelerada, pueden sufrir reacciones internas de descomposición que generen cortocircuito interno o la liberación de gases tóxicos e inflamables, lo cual representa un riesgo de incendio o explosión. Almacenar las baterías en lugares con sistemas de detección y extinción de incendios, aclimatados, usando contenedores ignífugos y compartimentando las unidades, ayuda a prevenir la propagación ante un fallo térmico. De la misma forma, el almacenaje en condiciones de carga adecuadas, cercanas a un 30%, garantizan una reducción del riesgo sustancial.

Alineado con los objetivos establecidos y las necesidades del mercado en el sector de las baterías, el Centro Tecnológico de la Energía (ITE) trabaja en líneas de investigación enfocadas al incremento de la seguridad de esta tecnología. En este momento, el ITE avanza en el desarrollo de baterías novedosas de estado sólido, que eliminan el electrolito inflamable reduciendo riesgos térmicos y aumentando la vida útil. También se está trabajando en el diseño de una batería con sistemas innovadores de gestión térmica y electrónica de control que -mediante sensores avanzados- monitorizan el estado de la batería y activan mecanismos de seguridad en casos críticos.

La seguridad de las baterías de litio debe ser una prioridad para las empresas que utilizan esta tecnología. Desde el diseño hasta el almacenaje, cada fase requiere soluciones avanzadas de seguridad para minimizar los riesgos, proteger las instalaciones y obtener el máximo rendimiento y durabilidad de esta tecnología. Las principales líneas de investigación en el área de Baterías de ITE, a partir de proyectos como PROMOBAT, plantean el desarrollo de soluciones y procedimientos que garanticen un uso seguro y fiable, ayudando a las empresas a beneficiarse del potencial de las baterías de litio sin comprometer la seguridad de sus operaciones ni de sus empleados. PROMOBAT, con expediente IMDEEA/2024/90, ha sido presentado para ser financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad e Innovación (IVACE+I) y por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) dentro del Programa de la Comunitat Valenciana 2021-2027.

Este artículo se ha realizado en el marco de la Resolución de IVACE+i de concesión de una subvención al Consejo de Cámaras de la Comunitat Valenciana, para el fomento de la Sostenibilidad y Desarrollo Sostenible en el año 2024.