Emballement thermique : batteries lithiu
Chargement page et sommaire en cours...
Comprendre le feu de batterie lithium
Un feu qui porte son propre carburant
Pour qu’un feu naisse, il faut réunir trois ingrédients :Un combustible, un comburant (l’oxygène) et une source de chaleur.
C’est le triangle du feu, et l’on éteint un incendie en retirant l’un des trois.
Une cellule lithium peut réunir les trois à elle seule, enfermés dans son boîtier :
- un combustible : son électrolyte, un solvant organique inflammable ;
- un comburant : certaines cathodes, dont la NMC, libèrent de l’oxygène lorsqu’elles se décomposent à haute température ;
- une source de chaleur : l’énergie électrique stockée, qui peut se libérer d’un coup en cas de court-circuit interne.
L’emballement, étape par étape
L’emballement thermique est une réaction en chaîne : chaque étape dégage la chaleur qui déclenche la suivante, jusqu’à ce que plus rien ne puisse l’arrêter.- Vers 80 à 120 °C, la fine couche protectrice qui recouvre l’électrode négative se dégrade, en dégageant de la chaleur.
- Vers 130 °C, le séparateur en plastique fond : les deux électrodes se touchent, c’est le court-circuit interne.
- Au-delà de 150 à 200 °C, la cathode d’une NMC se décompose et libère de l’oxygène.
- L’électrolyte, vaporisé, s’enflamme ; la cellule dépasse plusieurs centaines de degrés.
La propagation :
une cellule en emballement chauffe ses voisines, qui s’emballent à leur tour. Dans un pack, le feu peut ainsi progresser de cellule en cellule pendant de longues minutes, voire des heures.
Ce qui déclenche l’emballement
Les abus électriques :
- la surcharge, au-delà de la tension maximale ;
- la décharge profonde suivie d’une recharge, qui peut former des dépôts métalliques internes ;
- le court-circuit externe, et la charge par grand froid.
Les abus mécaniques :
chute, écrasement, perforation : une trottinette tombée, un téléphone plié, un pack de voiture déformé par un choc.
Les abus thermiques :
batterie laissée au soleil derrière une vitre, dans une voiture fermée, près d’une source de chaleur.
Le défaut interne :
une impureté de fabrication peut, des mois plus tard, percer le séparateur. C’est la cause la plus sournoise, car rien ne l’annonce de l’extérieur.
Les signes qui doivent alerter :
une batterie qui gonfle, qui chauffe sans raison, qui dégage une odeur de solvant un peu sucrée, qui siffle ou laisse échapper une fumée blanche. Une batterie qui présente l’un de ces signes est à retirer immédiatement du service, sans la recharger.
Toutes les chimies ne se valent pas
La chimie LFP est nettement plus sûre que la NMC : sa cathode au phosphate de fer ne libère presque pas d’oxygène, et son emballement démarre à plus haute température. Il reste possible, mais il est plus lent et moins violent. C’est l’une des raisons de son succès dans le stockage domestique.La NMC, plus dense, réclame une surveillance plus étroite, et un BMS irréprochable.
Les gaz :
Avant même les flammes, une cellule en détresse dégage un nuage de gaz :
- inflammables et même explosifs dans un local fermé (hydrogène, monoxyde de carbone, vapeurs de solvant) ;
- toxiques, dont le fluorure d’hydrogène, très irritant et corrosif pour les voies respiratoires.
Invité, affichez le quiz :
0
Cours extrait du parcours :
