Pourquoi les batteries au lithium-ion explosent-elles?

Dans l’ensemble, les batteries lithium-ion sont incroyablement sûres, mais elles prennent très rarement feu ou explosent. Lorsque cela se produit, comme avec le fiasco Samsung Galaxy Note 7 ou le rappel plus récent d'un ordinateur portable HP, c'est toujours une grande nouvelle. Alors que se passe-t-il et pourquoi les batteries s'éteignent-elles parfois de manière éclatante? Découvrons-le.

Les batteries lithium-ion rechargeables, du type utilisé dans votre ordinateur portable, votre téléphone, votre tablette et pratiquement tous les autres gadgets modernes que vous possédez, ainsi que dans les voitures et les avions électriques, sont responsables de la révolution des appareils portables. Sans les batteries lithium-ion, je ne pourrais pas écrire cet article dans un café. au lieu de cela, je devrais être branché à une source d'alimentation tout le temps.

Qu'y a-t-il à l'intérieur d'une batterie au lithium-ion??

Pour comprendre pourquoi les batteries lithium-ion échouent parfois, vous devez savoir ce qui se passe sous le capot. À l'intérieur de chaque batterie lithium-ion, il y a deux électrodes, la cathode chargée positivement et l'anode chargée négativement, séparées par une mince feuille de plastique «microperféré» qui empêche les deux électrodes de se toucher. Lorsque vous chargez une batterie lithium-ion, les ions lithium sont poussés par l'électricité provenant de la cathode, par le biais des microperferations dans le séparateur et par un fluide électriquement conducteur, ainsi que par l'anode. Lorsque la batterie se décharge, l'inverse se produit avec les ions lithium s'écoulant de l'anode vers la cathode. C'est la réaction qui alimente votre ordinateur portable.

Les petites batteries, comme celles que l'on trouve dans les smartphones, ne comportent généralement qu'une seule cellule lithium-ion. Les grosses batteries, comme celles des ordinateurs portables, ont normalement entre 6 et 12 cellules lithium-ion. Les batteries des voitures électriques et des avions peuvent avoir des centaines de cellules.

Qu'est-ce qui fait exploser une batterie au lithium-ion??

Ce qui rend les batteries lithium-ion si utiles, c’est ce qui leur donne également la capacité de prendre feu ou d’exploser. Le lithium est vraiment bon pour stocker de l'énergie. Une fois diffusé, il alimente votre téléphone toute la journée. Une fois libérée, la batterie peut exploser.

Cette batterie lithium-ion d'un Boeing 787 de Japan Airlines a pris feu en 2013.

La plupart des incendies de batterie au lithium-ion et les explosions se résument à un problème de court-circuit. Cela se produit lorsque le séparateur en plastique tombe en panne et laisse l'anode et la cathode se toucher. Et une fois que les deux se sont réunis, la batterie commence à surchauffer.

Le séparateur peut échouer pour plusieurs raisons:

Mauvais défauts de conception ou de fabrication: La batterie est mal conçue, comme avec le Galaxy Note 7. Dans ce cas, il n'y avait pas assez d'espace pour les électrodes et le séparateur dans la batterie. Sur certains modèles, lorsque la batterie s’étendait un peu en se rechargeant, les électrodes se pliaient et provoquaient un court-circuit. Même une batterie bien conçue peut échouer si le contrôle de la qualité n’est pas maintenu suffisamment strict ou en cas de défaut de fabrication..
Facteurs externes: La chaleur extrême est presque garantie de provoquer une panne. On sait que des batteries laissées trop près d'une source de chaleur ou prises dans un feu explosent. Un autre facteur externe peut également entraîner la défaillance d'une batterie lithium-ion. Si vous laissez tomber votre téléphone trop fort (ou trop souvent), vous risquez d'endommager le séparateur et de faire toucher les électrodes. Si vous percez la batterie (accidentellement ou délibérément), vous provoquerez presque certainement un court-circuit..

Problèmes de chargeur: Un chargeur mal fabriqué ou mal isolé peut également endommager une batterie au lithium-ion. Si le chargeur court-circuite ou génère de la chaleur près de la batterie, il peut causer suffisamment de dommages pour provoquer une panne. C'est pourquoi nous recommandons d'utiliser uniquement des chargeurs officiels (ou à tout le moins des chargeurs tiers de haute qualité de marques réputées). Les batteries lithium-ion disposent de protections intégrées pour les empêcher de surcharger. Bien que très rare, si ces précautions de sécurité échouent, la surcharge est un bon moyen de surchauffer une batterie..
Runaway thermique et plusieurs cellules: Bien que cela ne soit pas pertinent pour les batteries à cellule unique comme celles que l'on trouve dans la plupart des smartphones (l'iPhone X a en fait deux cellules), une seule cellule de la batterie doit être défaillante pour que la batterie entière soit épuisée. Une fois qu'une cellule surchauffe, vous obtenez un effet domino appelé «emballement thermique». Pour les batteries contenant des centaines de cellules, comme celles du modèle Tesla, le conditionnement thermique peut devenir un très gros problème..

Même si examiner pourquoi la batterie échoue parfois donne une image effrayante, les batteries lithium-ion sont une technologie sûre et mature. Le fait qu'il y ait toujours de l'actualité lorsqu'une batterie explose de manière inattendue montre à quel point ces grands échecs sont rares. Les fabricants de batteries ont mis en place de nombreuses mesures de protection pour éviter la défaillance des batteries ou au moins atténuer les dommages qu'une panne peut causer..

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