Transporte de baterías de litio por mar, aire y tierra

UN 3481

En la actualidad, las baterías de litio, ampliamente utilizadas en vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas, teléfonos móviles y una amplia variedad de productos electrónicos de consumo, ofrecen una excelente combinación de rendimiento, ligereza, eficiencia y precio.

Mucha gente piensa que es seguro enviar baterías de litio, pero desafortunadamente están equivocadas. No puede simplemente ponerlos en una caja y enviarlos, ya que hay una serie de leyes y regulaciones internacionales para garantizar la seguridad de quienes los transportan.

Si bien el envío de baterías nuevas como parte de los productos es relativamente seguro (aunque sujeto a regulaciones estrictas), devolver las baterías dañadas o usadas para su reparación, reciclaje o eliminación es un riesgo significativo.

Con el continuo crecimiento del mercado de productos que utilizan baterías de litio como fuente de energía, aumenta el riesgo asociado con su transporte (se espera que las ventas de vehículos eléctricos crezcan durante la próxima década y más allá), este mayor riesgo ha obligado a los reguladores a actuar y han desarrollado una serie de reglas para regular el transporte. y embalaje de pilas.

Para comprender cómo transportar y qué empacar baterías de iones de litio durante el transporte, debe consultar las regulaciones de la ONU (en particular, UN3480, UN 3481 y UN3090, UN3091), así como las reglas establecidas por varias autoridades de transporte (incluida la IATA - International Asociación de Transporte Aéreo).

Para transportar baterías, necesitará documentos como SDS (y FDS), Informe de resumen de la prueba, Información de transferencia de batería.

Pero primero, para que comprendamos de qué se trata, averigüemos qué son estas baterías de litio, por qué se usan en todas partes y de dónde vienen.

Si todo esto no te interesa, entonces puede ir a la información relativa a las normas de la ONU.

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Batería

Una batería son dos o más elementos eléctricos conectados en paralelo o en serie. Los elementos eléctricos se conectan para obtener un mayor voltaje tomado de la batería (con una conexión en serie), o una mayor corriente o capacidad (con una conexión en paralelo). Por lo general, este término significa la conexión de fuentes electroquímicas de corriente eléctrica, celdas galvánicas y baterías eléctricas.

El progenitor de la batería se considera un pilar voltaico, inventado por Alessandro Volta en 1800, que consta de celdas galvánicas de cobre y zinc conectadas en serie.

Por lo general, una batería no se suele llamar correctamente celdas galvánicas simples (por ejemplo, tipo AA o AAA), que generalmente se conectan a una batería en los compartimentos de batería del equipo para obtener el voltaje requerido.

A continuación, veamos el concepto de batería eléctrica.

 

Aprenda que es una batería eléctrica Ocultar información sobre la batería eléctrica

Acumulador electrico

Una batería eléctrica es una fuente química de corriente, una fuente de EMF reutilizable, cuya principal especificidad es la reversibilidad de los procesos químicos internos, lo que garantiza su uso cíclico repetido (mediante carga-descarga) para el almacenamiento de energía y el suministro de energía autónoma de diversos dispositivos y equipos eléctricos, así como para proporcionar reservar fuentes de energía en medicina, manufactura, transporte y otras áreas.

La primera batería fue creada en 1803 por Johann Wilhelm Ritter. Su batería era un pilar de cincuenta círculos de cobre, entre los cuales se colocaba un paño húmedo. Después de pasar una corriente de una columna voltaica a través de este dispositivo, él mismo comenzó a comportarse como una fuente de electricidad.

El principio de la batería se basa en la reversibilidad de una reacción química. El rendimiento de la batería se puede restaurar mediante la carga, es decir, pasando una corriente eléctrica en la dirección opuesta a la dirección de la corriente durante la descarga. Varios acumuladores combinados en un circuito eléctrico forman una batería de almacenamiento. A medida que se agota la energía química, el voltaje y la corriente caen, la batería deja de funcionar. Puede cargar la batería (batería) desde cualquier fuente de CC de alto voltaje con limitación de corriente.

Dado que este artículo considera las baterías de litio, continuaremos escribiendo sobre las celdas que contienen litio.

 

Aprenda qué es una celda de litio Contraer la información de la celda de litio

Celda de litio

La celda de litio es una celda electroquímica única no recargable que utiliza litio o sus compuestos como ánodo. El cátodo y el electrolito de una celda de litio pueden ser de muchos tipos, por lo tanto, el término "celda de litio" combina un grupo de celdas con el mismo material de ánodo.

Se diferencia de otras baterías en el alto tiempo de funcionamiento y el alto costo. Dependiendo del tamaño seleccionado y los materiales químicos utilizados, la batería de litio puede producir un voltaje de 1,5 V (compatible con pilas alcalinas) o 3,0 V. Las baterías de litio se utilizan ampliamente en la tecnología electrónica portátil moderna.

Las celdas de metal de litio son celdas electroquímicas en las que se utiliza metal de litio o compuestos de litio como ánodo. El metal de litio también contiene baterías de aleación de litio. A diferencia de otras baterías que contienen litio, que tienen un voltaje de salida de más de 3 V, las baterías de metal de litio tienen la mitad del voltaje. Además, no se pueden recargar. En estas baterías, el ánodo de litio está separado del cátodo de disulfuro de hierro por una capa intermedia de electrolito, este sándwich está empaquetado en una caja sellada con micro válvulas para ventilación.

Esta tecnología representa un compromiso que hicieron los desarrolladores para garantizar que las fuentes de alimentación de litio sean compatibles con la tecnología diseñada para usar baterías alcalinas, y estaba destinada a competir con las baterías alcalinas. En comparación con ellos, el metal de litio pesa un tercio menos, tiene una mayor capacidad y, además, también se almacena durante más tiempo. Incluso después de diez años de almacenamiento, conservan casi toda su carga.

Las celdas de metal de litio han encontrado aplicaciones en dispositivos que exigen mucho a las baterías durante una larga vida útil, como marcapasos y otros dispositivos médicos implantables. Dichos dispositivos pueden funcionar de forma autónoma hasta por 15 años.

A continuación, hablemos en detalle sobre las baterías eléctricas y consideremos solo las baterías de iones de litio.

 

Descubra qué es una batería de iones de litio Colapsar la batería de iones de litio

Batería de iones de litio

Una batería de iones de litio es una batería recargable en la que el litio está presente solo en forma iónica en un electrolito. Las celdas de polímero de litio también se incluyen en esta categoría.

La batería de iones de litio consta de electrodos (material de cátodo sobre papel de aluminio y material de ánodo sobre papel de cobre) separados por un separador poroso impregnado con electrolito. El paquete de electrodos se coloca en una caja sellada, los cátodos y ánodos se conectan a los terminales del colector de corriente. El cuerpo a veces está equipado con una válvula de seguridad que alivia la presión interna en caso de emergencia o violación de las condiciones de funcionamiento.

Por primera vez, la posibilidad fundamental de crear baterías de litio basadas en la capacidad del disulfuro de titanio o disulfuro de molibdeno para incluir iones de litio durante la descarga de la batería y extraerlos durante la carga fue demostrada en 1970 por Michael Stanley Whittingham. Una desventaja significativa de tales baterías era un voltaje bajo de 2,3 V y un alto riesgo de incendio debido a la formación de dendritas de litio metálico, cerrando los electrodos. Más tarde, J. Goodenough sintetizó otros materiales para el cátodo de la batería de litio: cobaltita de litio LixCoO2 (1980), ferrofosfato de litio LiFePO4 (1996). La ventaja de tales baterías es un voltaje más alto, aproximadamente 4 V. Una versión moderna de una batería de iones de litio con un ánodo de grafito y un cátodo de cobaltito de litio fue inventada en 1991 por Akira Yoshino. La primera batería de iones de litio bajo su patente fue lanzada por Sony Corporation en 1991.

La batería de iones de litio está muy extendida en los equipos electrónicos de consumo modernos y encuentra su aplicación como fuente de energía en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía en sistemas energéticos. Es el tipo de batería más popular en dispositivos como teléfonos celulares, computadoras portátiles, cámaras digitales, videocámaras y vehículos eléctricos.

Las baterías de iones de litio difieren en el tipo de material de cátodo utilizado. Un portador de carga en una batería de iones de litio es un ión de litio cargado positivamente, que tiene la capacidad de incorporarse (intercalarse) en la red cristalina de otros materiales (por ejemplo, grafito, óxidos metálicos y sales) con la formación de un enlace químico, por ejemplo: en grafito con la formación de LiC6, óxidos (LiMnO2) y sales (LiMnRON) de metales. Las baterías de iones de litio casi siempre se usan junto con un sistema de monitoreo y control - BMS o BMS (Sistema de administración de baterías) - y un dispositivo especial de carga / descarga.

 

Aprenda el diseño de baterías de iones de litio Contraer información de diseño para baterías de iones de litio

Diseño de batería de iones de litio

Estructuralmente, las baterías de iones de litio se producen en versiones cilíndricas y prismáticas. En las baterías cilíndricas, un paquete enrollable de electrodos y un separador se aloja en una carcasa de acero o aluminio a la que se conecta un electrodo negativo. El polo positivo de la batería se saca a través de un aislante hasta la tapa. Los electrodos opuestos en las baterías de litio y de iones de litio están separados por un separador de polipropileno poroso.

Los acumuladores prismáticos se producen apilando placas rectangulares una encima de la otra. Las baterías prismáticas proporcionan un empaque más apretado en una batería, pero son más difíciles que las cilíndricas para mantener las fuerzas de compresión en los electrodos. Algunos acumuladores prismáticos utilizan un conjunto de rollo a rollo de un paquete de electrodos que se retuerce en una espiral elíptica. Esto le permite combinar las ventajas de las dos modificaciones de diseño descritas anteriormente.

Por lo general, se toman algunas medidas de diseño para evitar un calentamiento rápido y garantizar la seguridad de las baterías de iones de litio. Debajo de la tapa de la batería hay un dispositivo que reacciona al coeficiente de temperatura positivo con un aumento de la resistencia, y otro que rompe la conexión eléctrica entre el cátodo y el terminal positivo cuando la presión de los gases dentro de la batería se eleva por encima del límite permitido. Para aumentar la seguridad de funcionamiento de las baterías de iones de litio, la protección electrónica externa también se usa necesariamente en la batería, cuyo propósito es evitar la posibilidad de sobrecarga y sobredescarga de cada batería, cortocircuito y calentamiento excesivo.

La mayoría de las baterías de iones de litio se fabrican en versiones prismáticas, ya que el objetivo principal de las baterías de iones de litio es garantizar el funcionamiento de teléfonos móviles y portátiles. Por regla general, los diseños de las baterías prismáticas no están unificados y la mayoría de los fabricantes de teléfonos celulares, laptops, etc.no permiten el uso de baterías de terceros en los dispositivos. 

El diseño de las baterías de iones de litio y otras baterías de litio, así como el diseño de todas las fuentes de corriente primaria ("baterías") con un ánodo de litio, es absolutamente estricto. El requisito de estanqueidad absoluta está determinado tanto por la inadmisibilidad de la fuga de electrolito líquido (que tiene un efecto negativo en el equipo) como por la inadmisibilidad del oxígeno y el vapor de agua del ambiente que ingresan al acumulador. El oxígeno y el vapor de agua reaccionan con los materiales de los electrodos y electrolitos y destruyen completamente la batería.

Las operaciones tecnológicas para la producción de electrodos y otras piezas, así como el montaje de baterías, se realizan en cuartos secos especiales o en cajas selladas en atmósfera de argón puro. Al ensamblar baterías, se utilizan tecnologías de soldadura modernas complejas, diseños complejos de cables sellados, etc. La colocación de las masas activas de los electrodos es un compromiso entre el deseo de alcanzar la máxima capacidad de descarga de la batería y la exigencia de garantizar la seguridad de su funcionamiento, que se asegura en la relación C- / C + => 1,1 para evitar la formación de litio metálico (y por tanto la posibilidad de ignición). 

Peligro de explosión

Las baterías de iones de litio de primera generación estaban sujetas a efectos explosivos. Esto se debió al hecho de que en el proceso de múltiples ciclos de carga / descarga, surgieron formaciones espaciales conocidas como (dendritas): formaciones cristalinas complejas de una estructura ramificada en forma de árbol, que conducen al cierre de los electrodos y, como resultado, al incendio o explosión. Este inconveniente se eliminó reemplazando el material del ánodo con grafito. Se llevaron a cabo procesos similares en los cátodos de las baterías de iones de litio a base de óxido de cobalto cuando se violaron las condiciones de funcionamiento (sobrecarga).

Las baterías de litio modernas han perdido estas desventajas. Sin embargo, las baterías de litio de vez en cuando muestran una tendencia a la combustión espontánea explosiva. La intensidad de la combustión incluso con baterías en miniatura es tal que puede tener graves consecuencias. Las aerolíneas y las organizaciones internacionales están tomando medidas para restringir el transporte de baterías de litio y dispositivos con ellas en el transporte aéreo.

La combustión espontánea de una batería de litio es muy difícil de extinguir por medios tradicionales. En el proceso de aceleración térmica de una batería defectuosa o dañada, no solo se libera la energía eléctrica almacenada, sino también una serie de reacciones químicas que liberan sustancias para mantener la combustión, gases combustibles del electrolito y, en el caso de los electrodos que no son de LiFePO4, se libera oxígeno. Una batería quemada es capaz de arder sin acceso de aire y los medios de aislamiento del oxígeno atmosférico no son adecuados para extinguirla.

Además, el metal de litio reacciona activamente con el agua para formar un gas hidrógeno combustible, por lo que la extinción de las baterías de litio con agua es eficaz solo para aquellos tipos de baterías donde la masa del electrodo de litio es pequeña. En general, apagar una batería de litio que se incendió es ineficaz. El propósito de la extinción solo puede ser reducir la temperatura de la batería y evitar la propagación de la llama.

Los accidentes aéreos como el 747 de Asiana Airlines cerca de Corea del Sur en julio de 2011, el UPS 747 en Dubai, Emiratos Árabes Unidos en septiembre de 2010 y el UPS DC-8 en Filadelfia, Pensilvania en febrero de 2006, estuvieron relacionados con incendios de baterías de litio durante vuelos. Por lo general, estos incendios se deben a un cortocircuito de las baterías. Las células desprotegidas pueden provocar un cortocircuito cuando se tocan y luego se propagan, provocando una reacción en cadena que puede liberar enormes cantidades de energía.

Las baterías de litio también pueden estar sujetas a "fuga térmica". Esto significa que si se rompe el circuito interno, puede ocurrir un aumento en la temperatura interna. A cierta temperatura, las celdas de la batería comienzan a emitir gases calientes, lo que a su vez aumenta la temperatura en las celdas adyacentes. Esto eventualmente conducirá a la ignición.

Por lo tanto, la gran cantidad de baterías plantea un riesgo de seguridad significativo, que es especialmente grave cuando se transporta por aire. Un incidente relativamente pequeño puede provocar un gran incendio incontrolado.

Regulaciones de la ONU UN3480, UN 3481, UN3090, UN3091

Clase de peligro -9

Debido a que las baterías de litio son potencialmente extremadamente peligrosas, están técnicamente clasificadas como Clase de peligro 9 “Mercancías peligrosas diversas” y deben manipularse, almacenarse y transportarse de manera adecuada (como se especifica en UN3480 y Reglamentaciones complementarias).

Debido al uso generalizado y al aumento del riesgo, se han revisado las regulaciones para el transporte de baterías de litio. El peligro que representa el transporte de baterías de litio es el potencial de cortocircuito y, como resultado, gran parte de la legislación se centra en las regulaciones de embalaje y envío para mitigar las consecuencias potencialmente catastróficas de esto.

Una descripción general de estas reglas es la siguiente:

  • Métodos de embalaje y envío que garantizan que las baterías no entren en contacto entre sí.
  • Métodos de embalaje y transporte que excluyen el contacto de la batería con una superficie conductora o metálica.
  • Es imperativo comprobar que todas las baterías estén bien embaladas para evitar que se muevan (dentro del paquete) durante el transporte, lo que podría causar que las cubiertas de los terminales se suelten o se activen accidentalmente.

El envío de baterías de litio está regulado efectivamente por 4 leyes de la ONU, aunque hay muchas características que pueden afectar el proceso exacto que debe realizar para garantizar un envío seguro (o al menos minimizar el riesgo tanto como sea posible).

  • ONU 3090 - Baterías de metal de litio (enviadas por sí mismas)
  • ONU 3480 - Baterías de iones de litio (enviadas por sí mismas)
  • ONU 3091 - Baterías de metal de litio contenidas en equipos o empaquetadas con equipos
  • ONU 3481 - Baterías de iones de litio contenidas en equipos o embaladas con equipos.

También hay varios requisitos de etiquetado embalaje que se utilizará para transportar baterías de litio. Estos requisitos difieren principalmente en función de los siguientes 4 factores:

  • ¿Están las baterías incluidas en el equipo suministrado (como un reloj, calculadora o computadora portátil)?
  • Empaquetado con el equipo (por ejemplo, una herramienta eléctrica empacada con una batería de repuesto)
  • Enviado en pequeñas cantidades (que pueden estar cubiertas en cantidades limitadas, el más bajo de los cuatro niveles de transporte de mercancías peligrosas)
  • Envíe en cantidades muy pequeñas que no estén sujetas a ninguna reglamentación sobre mercancías peligrosas (por ejemplo, dos baterías instaladas en el equipo).
Mostrar los requisitos ADR / RID para el transporte de baterías de litio por carretera y ferrocarril Minimice los requisitos de ADR / RID (transporte por carretera y ferroviario)

Clase 9 Embalaje Grupo II Túnel Categoría E Etiquetas ADR / RID 9

Designación oficial de transporte Baterías de iones de litio, ONU 3480

Se aplican las disposiciones especiales 188, 230, 310, 636 del ADR y las Instrucciones de embalaje P903, P903a y P903b.

Baterías dañadas y defectuosas: póngase en contacto con su autoridad nacional competente.

Si sus baterías de iones de litio se transportan en camión para su transporte en Europa, debe asegurarse de cumplir con todos los requisitos establecidos en el manual ADR 2017.

De hecho, este es un acuerdo europeo que regula el transporte de baterías de litio por carretera / tierra (y de hecho cualquier mercancía peligrosa).

El transporte de baterías de litio por ferrocarril requiere que siga un conjunto diferente de regulaciones específicas sobre mercancías peligrosas. Estas reglas se detallan en la Guía para el transporte de mercancías peligrosas por ferrocarril (RID).

Estas normativas, combinadas con las directrices ADR utilizadas para el transporte por carretera, en realidad requieren un embalaje, procesos y protección similares.

Para más información visite Sitio web de la UNECE.

 

Mostrar los requisitos de la OMI para el envío de baterías de litio por mar Minimizar los requisitos de la OMI (transporte marítimo)

Clase de grupo de embalaje II Etiquetas IMO 9

Designación oficial de transporte Baterías de iones de litio, ONU 3480

Código IMDG: Disposiciones especiales 188, 230, 310 e Instrucción de embalaje P903

EmS: FA, SI

Categoría de almacenamiento A

Baterías dañadas y defectuosas: póngase en contacto con la autoridad nacional competente

Envío de baterías de litio por mar

Si envía baterías de litio por mar, debe cumplir con el Código Marítimo Internacional de Mercancías Peligrosas (IMDG). Este documento se actualiza cada dos años, lo que significa que la Enmienda 38-16 de la edición de 2018 es el conjunto de reglas actual.

Para familiarizarse con las reglas establecidas en el Código IMDG, debe comprar una copia del Código de la Organización Marítima Internacional o trabajar con un transitario que esté familiarizado con estas reglas.

 

Muestre los requisitos de IATA-DGR para viajes aéreos con batería de litio Minimice los requisitos de IATA-DGR (transporte aéreo)

Clase de embalaje Grupo II Marcas ICAO 9

Designación oficial de transporte Baterías de iones de litio, ONU 3480

IATA: Disposiciones especiales A88, A99, A154, A164, Instrucción de embalaje P965, P966, P967, P968, P969, P970

Baterías / Baterías de desecho dañadas y defectuosas: No se permite para viajes en avión.

Envío de baterías de litio por vía aérea

El envío de baterías de litio por aire es el más desafiante de todas las formas de tránsito debido al mayor riesgo (es decir, los accidentes causados ​​por incendios pueden ser fatales). Dado que las baterías dañadas se han identificado previamente como la causa de accidentes aéreos, el transporte de baterías dañadas o defectuosas está estrictamente prohibido.

Al transportar baterías de iones de litio por aire, se deben seguir las Regulaciones de Mercancías Peligrosas (DGR). Estas reglas se rigen por la Asociación de Transporte Aéreo Internacional (IATA) y la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI).

Para familiarizarse con Pautas de baterías de litio de IATA Haga clic aquí para ir a este recurso.

 

Importancia de las reglas UN3480 / UN3090

La empresa de transporte de baterías de litio o el individuo es única y exclusivamente responsable de cualquier accidente causado por incumplimiento.

El incumplimiento de las pautas de embalaje de las baterías de litio que cumplen con los requisitos UN3480 puede tener graves consecuencias para su negocio. Esto puede generar multas importantes, encarcelamiento para los empleados de su organización y daños a la reputación por un accidente (potencialmente fatal).

Si necesita asesoramiento y asistencia con respecto al envío de artículos que contienen baterías de litio, comuníquese con nosotros y lo ayudaremos a entregarlos de manera rápida y segura.
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Para obtener información sobre el funcionamiento de la Carretera Militar de Georgia, debe comunicarse con la Dirección Principal del Ministerio de Emergencias de Rusia para Osetia del Norte Alania.
19:00 15-04-2021 Más detalle ...
El borrador de la orden pertinente se publicó en el Portal único para la colocación de proyectos de actos jurídicos reglamentarios.
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