- Los investigadores de IMDEA Materiales ahora pueden ensayar la resistencia al fuego de los materiales utilizados en las baterías de vehículos eléctricos (VE) cuando están expuestos a una fuga térmica en condiciones reales.
- El Instituto es el primer centro de investigación en España y el segundo en Europa en poseer esta capacidad de ensayo, consolidando su posición como líder mundial en materiales resistentes al fuego para almacenamiento de energía.
El Instituto IMDEA Materiales ha dado un paso importante en las pruebas avanzadas de seguridad contra incendios con la instalación de un equipo de última generación capaz de probar carcasas de baterías bajo condiciones extremas.
Esta nueva nueva capacidad permite a IMDEA Materiales realizar evaluaciones rigurosas de los materiales que más se utilizan en las carcasas de baterías bajo los efectos simultáneos de exposición a llamas de alta temperatura y de ablación de partículas.
Es el primer equipo con estas prestaciones en España, y el segundo en toda Europa, que cumple con los requisitos de la norma UL2596 recientemente introducida para el rendimiento térmico y mecánico de estos materiales*.
Su singularidad radica en su capacidad para simular las condiciones más representativas de una fuga térmica en la vida real. Esto ocurre cuando la batería experimenta un aumento incontrolado de temperatura y presión, lo que puede provocar un incendio intenso y la expulsión de partículas.
La mayoría de los equipos convencionales de ensayos de incendios en esta situación solo consideran el impacto al material generado por la exposición a las llamas. Sin embargo, el sistema de IMDEA Materiales va más allá, incorporando el elemento de partículas; algo crucial para replicar con mayor precisión los riesgos asociados con fallos en las baterías.
«Proporcionar el impacto de partículas, o ‘partículas abrasivas’, imita más de cerca el escenario cuando la batería entra en fuga térmica», explica el Prof. Dr. De-Yi Wang, líder del grupo de investigación de Polímeros de Alto Rendimiento y Retardantes de Llama de IMDEA Materiales.
«Cuando una batería se incendia, no solo produce una llama, sino que también expulsa estas partículas debido a la combustión de sus componentes internos».
«El impacto de estas partículas introduce un efecto de ablación mucho más severo en comparación con la mayoría de los dispositivos de ensayo tradicionales ‘solo de llama’, lo que nos permite evaluar nuestros materiales en condiciones más realistas y rigurosas».
Este efecto de ablación, donde la superficie del material se erosiona o vaporiza al ser expuesta al impacto de partículas, conduce a su degradación, y aún más, bajo condiciones de alta temperatura. Esto, a su vez, puede debilitar las barreras protectoras en las carcasas de las baterías y aumentar el riesgo de incendio.
Una fuga térmica en las baterías de vehículos eléctricos suele ser causada por sobrecalentamiento, cortocircuitos internos, sobrecarga o daño físico. Representa un riesgo grave cuando ocurre, por lo que la investigación en su prevención y contención es un área de considerable interés para los fabricantes de VEs.
La adición de este dispositivo de ensayo respalda la amplia investigación y desarrollo en curso de IMDEA Materiales sobre materiales de almacenamiento de energía seguros contra incendios, recubrimientos resistentes al fuego y compuestos de alto rendimiento.
Permitirá a los investigadores evaluar y demostrar el potencial de sus propios materiales novedosos para aplicaciones industriales.
Además, el Instituto recientemente recibió la aprobación de una patente para otro dispositivo de prueba adicional que evalúa la prevención de fallos mecánicos de materiales inflamables en caso de daños por fuego y carga de fuerza simultáneos.
El potencial de este desarrollo fue destacado en el artículo recientemente publicado: «Rendimiento del recubrimiento protector para la integridad estructural de compuestos de polímeros en incendios: diseño de un nuevo instrumento a escala de banco y prueba a nivel de cupones«.
“El objetivo final de nuestras capacidades de ensayo de seguridad contra incendios es validar la seguridad de los materiales en diversos escenarios de incendio, desde pruebas a pequeña escala hasta entornos de aplicaciones reales”, concluyó el Prof. Wang.
*La norma UL2596 define los requisitos de ensayo para la seguridad de las carcasas de baterías, evaluando específicamente su resistencia a eventos de fuga térmica. Fue publicada en 2022 por Underwriters Laboratories, una organización acreditada de estándares ampliamente reconocida por establecer puntos de referencia de seguridad en diversas industrias.
