Batterie al litio e incendio: capire la fuga termica attraverso una prova reale dei Vigili del Fuoco

Le batterie agli ioni di litio sono entrate stabilmente nella nostra vita quotidiana. Alimentano telefoni, computer, utensili, biciclette elettriche, veicoli e sistemi di accumulo dell’energia.

Nella maggior parte dei casi funzionano in modo sicuro. Tuttavia, quando una batteria è danneggiata, difettosa, sottoposta a un forte surriscaldamento o utilizzata in condizioni non corrette, può verificarsi un fenomeno particolarmente insidioso: la fuga termica, chiamata anche thermal runaway.

Ma che cosa accade realmente all’interno della batteria? E perché questo tipo di incendio richiede una valutazione diversa rispetto a un incendio ordinario?

Per comprenderlo, partiamo non da immagini spettacolari diffuse sui social, ma da una sperimentazione condotta in condizioni controllate dai Vigili del Fuoco di Torino.

Che cos’è la fuga termica?

Una batteria agli ioni di litio è composta da celle nelle quali l’energia viene accumulata attraverso reazioni elettrochimiche.

Se una cella raggiunge condizioni critiche, può iniziare a produrre calore più rapidamente di quanto riesca a disperderlo. L’aumento della temperatura accelera le reazioni interne, che a loro volta producono altro calore.

Questo processo prende il nome di fuga termica. Il problema non riguarda soltanto la cella nella quale ha avuto origine il fenomeno: il calore può coinvolgere progressivamente le celle vicine, propagando l’instabilità all’interno del modulo e, successivamente, agli altri moduli del pacco batteria.

Una prova su scala reale

Nel dicembre 2021, presso l’area sperimentale del Distaccamento dei Vigili del Fuoco di Susa, è stato sottoposto a una prova di abuso termico un pacco batteria agli ioni di litio da 37 kWh, composto da 16 moduli e del peso di circa 260 chilogrammi.

La batteria si trovava al 100% dello stato di carica. L’instabilità termica è stata provocata intenzionalmente riscaldando dall’esterno uno dei moduli, così da poter osservare l’evoluzione del fenomeno in condizioni predisposte e controllate.

Non si trattava di una dimostrazione spettacolare, ma di un’attività sperimentale finalizzata a comprendere meglio il comportamento reale della batteria.

Prima delle fiamme arrivano i segnali

Un incendio non comincia sempre nel momento in cui vediamo la fiamma.

Durante la prova, dopo circa otto minuti dall’inizio del riscaldamento, si è attivata la valvola di sovrappressione del pacco batteria. Dall’interno sono iniziati a fuoriuscire fumo e gas, diventati progressivamente più densi e intensi.

Successivamente, la miscelazione dei gas con l’aria e la presenza di particelle incandescenti hanno determinato la formazione di getti di fiamma.

Ciò che vediamo all’esterno è spesso soltanto la manifestazione finale di un processo che è già iniziato all’interno.

Fumo, emissione di gas, aumento anomalo della temperatura, deformazioni o rumori insoliti non devono essere ignorati. Non consentono da soli di formulare una diagnosi certa, ma rappresentano segnali che richiedono prudenza, allontanamento delle persone e tempestiva attivazione delle procedure previste.

La propagazione all’interno della batteria

Nella sperimentazione, la fuga termica provocata in un solo modulo si è propagata rapidamente anche agli altri quindici moduli del pacco. All’interno della batteria è stata registrata una temperatura massima superiore a 1.200 °C.

Questo dato aiuta a comprendere perché non sia sufficiente osservare soltanto la presenza o l’assenza della fiamma. Anche quando la combustione visibile diminuisce, all’interno del pacco possono rimanere zone ad alta temperatura nelle quali le reazioni continuano.

Durante la prova, una sospensione temporanea dell’immissione d’acqua fu seguita da un nuovo aumento esponenziale delle temperature. Le operazioni di raffreddamento dovettero quindi essere riprese.

Abbattere la fiamma e interrompere la fuga termica non sono necessariamente la stessa cosa.

Un incendio apparentemente sotto controllo può richiedere ancora raffreddamento, controllo termografico e monitoraggio prolungato. La valutazione non può basarsi esclusivamente su ciò che è visibile a occhio nudo.

Il ruolo dell’acqua nella sperimentazione

Nella prova, i Vigili del Fuoco operarono con personale addestrato, dispositivi di protezione, due linee antincendio, strumentazione di controllo e un pacco batteria appositamente predisposto per permettere l’immissione dell’acqua al suo interno.

Per l’attacco diretto all’incendio, finalizzato all’estinzione e soprattutto al raffreddamento della batteria, furono impiegati circa 1.700 litri d’acqua.

Una seconda linea rimase invece in funzione con compiti di protezione: il getto nebulizzato creava uno schermo d’acqua a tutela degli operatori e contribuiva alla cosiddetta ventilazione idraulica, una tecnica con cui il movimento dell’acqua trascina e indirizza fumi e gas, favorendone l’allontanamento dall’area di intervento.

Considerando anche questa seconda linea, durante l’intera operazione furono utilizzati complessivamente circa 2.500–2.700 litri d’acqua.

L’incendio venne estinto in circa quindici minuti, ma il risultato fu reso possibile da condizioni tecniche ben precise: personale specializzato, portate adeguate, accesso diretto all’interno del pacco e monitoraggio termografico.

Che cosa deve comprendere un addetto antincendio?

La prima competenza non consiste nel conoscere una risposta automatica, ma nel saper riconoscere che ci si trova davanti a uno scenario particolare.

Prima di decidere un intervento occorre considerare almeno:

• dimensioni e tipologia della batteria coinvolta;
• ambiente aperto o confinato;
• presenza di persone nelle vicinanze;
• intensità di fumo, gas e fiamme;
• possibilità di propagazione ad altri materiali;
• disponibilità di una via di allontanamento sicura;
• formazione ricevuta e mezzi effettivamente disponibili;
• procedure previste per quella specifica attività.

Quando non esistono condizioni di sicurezza, la priorità non è “provare comunque a spegnere”, ma allontanare le persone, impedire l’avvicinamento, attivare l’allarme e chiamare immediatamente i soccorsi, fornendo informazioni chiare su ciò che è coinvolto.

L’addetto antincendio non deve trasformarsi in un soccorritore professionista. Deve riconoscere i propri limiti operativi e prendere decisioni coerenti con la formazione ricevuta, con il piano di emergenza e con l’evoluzione reale dell’evento.

La vera lezione della prova

La sperimentazione mostra che una fuga termica può iniziare prima della comparsa delle fiamme, produrre fumo e gas, propagarsi rapidamente, raggiungere temperature estremamente elevate e richiedere controllo strumentale anche dopo la riduzione delle fiamme.

Un estintore, una procedura o un comportamento non sono corretti in assoluto. Diventano corretti soltanto quando sono adeguati al tipo di incendio, alle sue dimensioni, all’ambiente e alle reali condizioni di sicurezza.

La preparazione di un addetto antincendio non si misura dalla velocità con cui impugna un estintore, ma dalla capacità di osservare, valutare e decidere senza esporsi inutilmente al pericolo.

Questo approfondimento ha finalità informative e didattiche. Non sostituisce la valutazione del rischio dell’attività, il piano di emergenza, le istruzioni del produttore, la formazione specifica o le indicazioni dei Vigili del Fuoco.