Introduction:
batteries au lithiumLes batteries au lithium sont devenues indispensables à notre quotidien, alimentant smartphones, ordinateurs portables, véhicules électriques et systèmes de stockage d'énergie. Leur utilisation est très répandue, mais des cas d'incendies et d'explosions, bien que rares, ont suscité des inquiétudes quant à leur sécurité. Comprendre les facteurs susceptibles de provoquer de tels incidents est essentiel pour garantir une utilisation sûre et fiable des batteries au lithium.
Les explosions de batteries au lithium constituent un grave problème de sécurité, et leurs causes 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 négative d'une batterie au lithium est insuffisante, les atomes de lithium générés pendant la charge ne peuvent s'insérer dans la structure interlamellaire du graphite de l'électrode négative et précipitent à sa surface pour former des cristaux. L'accumulation prolongée de ces cristaux peut provoquer un court-circuit, une décharge rapide de la cellule, un dégagement de chaleur important, la combustion de la membrane et, finalement, une explosion.
Absorption d'eau par l'électrode et réaction électrolytique : après l'absorption d'eau par l'électrode, celle-ci peut réagir avec l'électrolyte pour produire des bulles d'air, ce qui peut entraîner des courts-circuits internes.
Problèmes liés à l'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, la poussière, 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 a lieu 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 qui provoque une augmentation brutale de la température et de la pression à l'intérieur de la batterie, pouvant mener à une explosion.
Surcharge prolongée de la cellule de la batterie
Dans des conditions de charge prolongées, la surcharge et la surintensité peuvent également entraîner une température et une pression élevées, ce qui peut engendrer 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 de longue durée peuvent entraîner la combustion des points de connexion faibles du circuit, ce qui peut à son tour causer 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 d'électrode se dilatent et la résistance interne augmente, ce qui peut provoquer des fuites, des courts-circuits, etc., pouvant entraîner 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 pouvant finalement provoquer une explosion ou un incendie.
Problème de charge
Surcharge : Le circuit de protection ou le boîtier de détection est hors contrôle, ce qui entraîne une tension de charge supérieure à la tension nominale de la batterie, provoquant 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, pouvant entraîner une explosion.
Surintensité : Un courant de charge excessif peut empêcher les ions lithium de s’incruster dans la pièce polaire, et du lithium métallique se forme à la surface de celle-ci, pénétrant dans le diaphragme, ce qui provoque un court-circuit direct entre les pôles positif et négatif et une explosion.
Conclusion
Les explosions de batteries au lithium peuvent être causées par des courts-circuits internes, un emballement thermique, une surcharge prolongée, des courts-circuits externes, des températures élevées, des vibrations ou des dommages mécaniques, des problèmes de charge, et d'autres facteurs. Par conséquent, lors de l'utilisation et de la maintenance de batteries au lithium, il est impératif de respecter scrupuleusement les consignes de sécurité afin de garantir leur sécurité et leur stabilité. Le renforcement du contrôle et des mesures préventives est également essentiel pour prévenir les explosions de batteries au lithium.
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Date de publication : 24 juillet 2024