Introduction:
Batteries au lithiumLes batteries au lithium font désormais partie intégrante de notre quotidien, alimentant tout, des smartphones et ordinateurs portables aux véhicules électriques et systèmes de stockage d'énergie. L'utilisation des batteries au lithium est répandue, mais des cas d'incendies et d'explosions, bien que rares, ont suscité des inquiétudes quant à leur sécurité. Comprendre les facteurs pouvant conduire à de tels incidents est essentiel pour garantir une utilisation sûre et fiable des batteries au lithium.
Les explosions de batteries au lithium constituent un problème de sécurité grave et les causes de leur apparition sont complexes et variées, incluant principalement des facteurs internes et externes.
Facteurs internes
Court-circuit interne
Capacité insuffisante de l'électrode négative : Lorsque la capacité de l'électrode positive d'une batterie au lithium est insuffisante, les atomes de lithium générés pendant la charge ne peuvent pas s'insérer dans la structure intercalaire du graphite de l'électrode négative et précipitent à la surface de l'électrode négative pour former des cristaux. L'accumulation prolongée de ces cristaux peut provoquer un court-circuit, une décharge rapide de la cellule de la batterie, un dégagement de chaleur important, une brûlure du diaphragme et une explosion.
Absorption d'eau de l'électrode et réaction électrolytique : Une fois que l'électrode a absorbé l'eau, elle peut réagir avec l'électrolyte pour produire des renflements d'air, ce qui peut provoquer des courts-circuits internes.
Problèmes d'électrolyte : La qualité et les performances de l'électrolyte lui-même, ainsi que la quantité de liquide injectée lors de l'injection qui ne répond pas aux exigences du processus, peuvent affecter la sécurité de la batterie.
Impuretés dans le processus de production : Les impuretés, poussières, etc. qui peuvent exister pendant le processus de production de la batterie peuvent également provoquer des micro-courts-circuits.
emballement thermique
Lorsqu'un emballement thermique se produit à l'intérieur d'une batterie au lithium, une réaction chimique exothermique se produit entre les matériaux internes de la batterie, produisant des gaz inflammables tels que l'hydrogène, le monoxyde de carbone et le méthane. Ces réactions entraînent de nouvelles réactions secondaires, formant un cercle vicieux, provoquant une forte augmentation de la température et de la pression à l'intérieur de la batterie, pouvant finalement provoquer une explosion.
Surcharge prolongée de la cellule de la batterie
Dans des conditions de charge à long terme, la surcharge et la surintensité peuvent également entraîner une température et une pression élevées, ce qui peut à son tour entraîner des risques pour la sécurité.
Facteurs externes
Court-circuit externe
Bien que les courts-circuits externes provoquent rarement directement un emballement thermique de la batterie, les courts-circuits externes à long terme peuvent provoquer la combustion de points de connexion faibles dans le circuit, ce qui peut à son tour entraîner des problèmes de sécurité plus graves.
Température externe élevée
Dans des environnements à haute température, le solvant électrolytique des batteries au lithium s'évapore plus rapidement, les matériaux des électrodes se dilatent et la résistance interne augmente, ce qui peut provoquer des fuites, des courts-circuits, etc., provoquant des explosions ou des incendies.
Vibrations ou dommages mécaniques
Lorsque les batteries au lithium sont soumises à de fortes vibrations mécaniques ou à des dommages pendant le transport, l'utilisation ou l'entretien, le diaphragme ou l'électrolyte de la batterie peut être endommagé, entraînant un contact direct entre le lithium métallique et l'électrolyte, déclenchant une réaction exothermique et conduisant finalement à une explosion ou un incendie.
Problème de charge
Surcharge : Le circuit de protection est hors de contrôle ou l'armoire de détection est hors de contrôle, ce qui fait que la tension de charge est supérieure à la tension nominale de la batterie, ce qui entraîne une décomposition de l'électrolyte, des réactions violentes à l'intérieur de la batterie et une augmentation rapide de la pression interne de la batterie, ce qui peut provoquer une explosion.
Surintensité : un courant de charge excessif peut empêcher les ions lithium de s'intégrer dans la pièce polaire, et du métal lithium se forme à la surface de la pièce polaire, pénétrant le diaphragme, provoquant un court-circuit direct entre les pôles positif et négatif et une explosion.
Conclusion
Les causes d'explosion des batteries au lithium sont notamment les courts-circuits internes, l'emballement thermique, la surcharge prolongée des cellules, les courts-circuits externes, les températures externes élevées, les vibrations ou dommages mécaniques, les problèmes de charge. Par conséquent, lors de l'utilisation et de l'entretien des batteries au lithium, il est nécessaire de respecter scrupuleusement les règles de sécurité en vigueur afin de garantir leur sécurité et leur stabilité. Parallèlement, le renforcement de la surveillance de la sécurité et des mesures préventives est également un moyen important de prévenir les explosions de batteries au lithium.
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Date de publication : 24 juillet 2024