Les batteries au lithium sont-elles dangereuses ?

L'idée selon laquelle "les batteries au lithium sont inflammables et explosives" est devenue pour beaucoup une idée profondément enracinée.la chaleur générée lors de l'utilisation quotidienne provient généralement de processeurs à grande vitesse bien en dessous du seuil requis pour déclencher une fuite thermiqueNotre sensibilité accrue à la sécurité des batteries découle du fait que ces batteries sont profondément intégrées dans tous les aspects de nos vies.Cependant, la plupart des gens ne savent toujours pas quelles sont les véritables sources de risque., les différences de sécurité entre les différentes technologies de batteries et les mesures pratiques nécessaires pour éviter réellement les dangers.

I. D'où vient la "flammabilité" des batteries au lithium?

Pour comprendre la sécurité des batteries, il faut d'abord comprendre la structure de base et la logique de fonctionnement des batteries au lithium.le noyau se compose de quatre composants: la cathode (par exemple, oxyde de nickel-cobalt-manganèse), l'anode (généralement du graphite), l'électrolyte organique et le séparateur.

Le principe de fonctionnement est simple: lors de la charge, les ions lithium se désintercalent de la cathode, passent à travers l'électrolyte et le séparateur, et intercalent dans l'anode;lors de la déchargeLes ions se déplacent de l'anode à la cathode, ce qui permet le stockage et la libération d'énergie électrique.Cette réaction redox contrôlée est à la base de la puissance stable de la batterie.
Toutefois, cette haute performance comporte des risques inhérents à la sécurité.

Les principaux facteurs qui contribuent à la combustion
Pour atteindre une tension élevée et une densité d'énergie élevée, les matériaux choisis pour les batteries au lithium comportent des risques inhérents:

• Les électrolytes organiques sont très inflammables.
Les batteries au lithium utilisent généralement des électrolytes organiques à base de carbonate.présentant un risque de combustion lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées ou à des flammes ouvertes.
• Les cathodes se décomposent et libèrent de l'oxygène à haute température
Les matériaux cathodiques ternaires, en particulier, se décomposent dans des environnements à haute température et libèrent de l'oxygène, agissant efficacement comme accélérateur de combustion.
• Les séparateurs sont minces et fragiles
Pour faciliter le mouvement rapide des ions lithium et favoriser une recharge rapide, les séparateurs de batteries sont fabriqués de manière à être extrêmement minces, comparables en épaisseur à un sac en plastique ordinaire.Il sert de barrière critique séparant les électrodes positives et négativesSi elle est endommagée, que ce soit par vieillissement, perte ou température élevée, les électrodes entrent en contact direct.déclenchant une libération instantanée et violente de chaleur.

Sur les trois éléments nécessaires à la combustion, le carburant, l'oxydant et la source d'allumage, les batteries au lithium possèdent par nature les deux premiers.Si un court-circuit interne ou une surchauffe prolongée déclenche le troisième élément, une réaction en chaîne connue sous le nom de "fuite thermique" s'ensuit: l'augmentation des températures accélère la décomposition du matériau, et la chaleur libérée pendant la décomposition fait monter les températures encore plus,conduisant à un gonflement, fuite, ou même incendie et explosion.

II. Différences en matière de sécurité: Lithium ternaire, LFP et semi-solide

Il existe une grande variété de batteries au lithium sur le marché, alimentant tout, des téléphones portables et des véhicules électriques aux systèmes de stockage d'énergie domestique et aux centrales électriques extérieures portables.Les batteries basées sur différentes technologies présentent une stabilité thermique inhérente et des profils de risque très différents.Il n'existe pas d'option unique "la plus sûre"; il existe plutôt des solutions adaptées à des conditions d'exploitation spécifiques.

1Phosphate de fer de lithium (LFP): Stabilité thermique supérieure et tolérance à la défaillance plus élevée

Le LFP est largement reconnu pour sa stabilité thermique supérieure.résultant en un seuil beaucoup plus élevé pour déclencher une fuite thermique par rapport aux batteries au lithium ternairesMême lorsqu'il est soumis à des dommages physiques tels que des ponctions ou des écrasements, la probabilité d'une libération de chaleur violente ou de flammes ouvertes est moindre.Ces batteries démontrent également une plus grande résilience lorsqu'elles sont stockées complètement chargées ou dans des environnements à haute température.Leur principal inconvénient est leur faible performance à basse température; une décharge de haute puissance prolongée à des températures inférieures à zéro peut entraîner des déséquilibres de tension,nécessitant un système de gestion de l'équilibrage des cellules plus robustePar conséquent, la LFP est le choix principal pour le stockage d'énergie, les systèmes électriques domestiques et les applications où la sécurité est la priorité absolue.

2- Lithium ternaire: plus grande densité d'énergie, dépendance à la protection au niveau du système
Les avantages des batteries au lithium ternaires résident dans leur haute densité d'énergie et leurs performances de décharge stables à basse température.Ils sont largement utilisés dans les téléphones mobiles.Cependant, le compromis est que les cellules de la batterie sont plus actives chimiquement; la charge à haute température, le fonctionnement à pleine charge,Les risques de production et de dégradation de la chaleur augmentent.Les performances en matière de sécurité dépendent en grande partie du système de gestion thermique, des modules de contrôle de la température et de la protection contre les surcharges/décharges.Tant que ces mesures de protection sont en place, la sécurité lors de l'utilisation quotidienne est entièrement garantie; toutefois, en l'absence d'une telle protection ou en cas d'utilisation abusive, le niveau de risque augmente plus rapidement qu'avec les batteries au lithium fer phosphate (LFP)..

3. semi-solide: une solution évolutive équilibrant performance et sécurité
Servant de technologie de transition entre les batteries au lithium à électrolyte liquide et les batteries à l'état solide,les batteries semi-solides réduisent considérablement la proportion d'électrolyte liquide et optimisent la structure d'étanchéité de la cellule, atténuant ainsi fondamentalement les risques de fuite et de combustion des électrolytes.Elles conservent une puissance énergétique impressionnante et des performances à basse température tout en remédiant aux lacunes de sécurité des batteries traditionnelles à électrolyte liquideIl s'agit d'une solution équilibrée qui réconcilie performance et sécurité.elle impose des exigences plus strictes aux processus de fabrication et au système de gestion des batteries (BMS) associé; seuls les produits fabriqués selon des normes rigoureuses peuvent fournir ces caractéristiques de sécurité équilibrées.

Note complémentaire:Deux formes courantes de batteries au lithium dans l'électronique grand public
Les batteries de qualité grand public rencontrées dans la vie quotidienne se divisent généralement en deux catégories:

Piles au lithium-ion
Ils sont généralement équipés d'un emballage à coque dure cylindrique ou prismatique (par exemple, la cellule 18650 commune).

Piles au lithium polymère (LiPo)
Utilisez des électrolytes polymères et des emballages à poche souple, permettant des formes minces, légères et personnalisées adaptées aux smartphones, aux appareils portables et aux produits numériques minces.Ils offrent une résistance interne inférieure et des capacités de décharge supérieures par rapport aux cellules à coque dure à électrolyte liquide traditionnelles, bien que leur résistance à la perforation et à l'écrasement reste limitée.

III. Combien de couches de protection de sécurité dispose une batterie au lithium qualifiée?

Il n'est pas nécessaire de craindre les batteries au lithium; l'industrie a depuis longtemps mis en place plusieurs niveaux de garanties de sécurité pour remédier à leurs limites inhérentes.et des cellules individuelles à la batterie complèteDans ce cas, les mesures de sécurité des produits qualifiés sont beaucoup plus robustes que ne le pense la personne moyenne.

1Niveau des matières: atténuation des risques à la source

Les efforts visant à optimiser les matériaux ont été continus, en ciblant trois problèmes principaux: électrolytes inflammables, séparateurs fragiles et croissance des dendrites:

L'ajout de retardateurs de flamme spéciaux à l'électrolyte pour augmenter le point d'éclair et inhiber la propagation du feu;
Appliquer des revêtements céramiques à la surface du séparateur pour améliorer considérablement la résistance mécanique, réduisant ainsi le risque de perforation ou de défaillance à haute température;
Construction d'une couche d'interphase d'électrolyte solide (SEI) stable sur la surface de l'électrode pour ralentir la croissance des dendrites de lithium et réduire le risque de courts-circuits internes lors d'un cycle à long terme.

2Niveau système: le BMS en tant que gardien de la sécurité de la batterie
Si les matériaux constituent la première ligne de défense, le système de gestion de la batterie (BMS) agit comme le "gardien de la sécurité" en service constant.et la température de chaque chaîne de cellules en temps réel; si un paramètre dépasse les seuils de sécurité, il intervient immédiatement, par exemple en réduisant les performances, en limitant le courant ou même en coupant la puissance de force, pour réduire les risques en germe.Des batteries pour smartphones aux batteries pour véhicules électriques, le BMS est un élément essentiel indispensable. Un problème commun avec les batteries de marque différente ou modifiées est l'omission d'un BMS approprié ou l'utilisation de batteries bon marché,solutions de faible précision qui ne détectent pas les anomalies à temps.

Les résultats de l'analyse sont disponibles dans les fichiers suivants:Testeur de BMSest doté d'un haut niveau d'automatisation, d'une vitesse de test rapide et d'une grande précision de test. Il comporte 13 tests de performance, y compris la surcharge, la récupération de surcharge, la surcharge, la récupération de surcharge,surcourant (courant de surcharge et courant de surdécharge), résistance interne, autoconsommation, protection contre le court-circuit, temps de protection contre la surcharge, temps de protection contre le surcourant, temps de protection contre la surcharge, courant d'égalisation,et tension de compensation.

3Protection avancée des batteries de puissance
Pour les batteries de puissance et les batteries de stockage d'énergie, dont la capacité est plus élevée et qui fonctionnent dans des conditions plus complexes, les normes de protection sont encore plus élevées:

Des boîtiers physiques robustes pour résister aux dommages causés par les collisions ou les forces de concassage;
Systèmes de refroidissement par liquide ou par air permettant de contrôler avec précision la température de fonctionnement de la cellule et d'éviter une surchauffe prolongée;
Des vannes anti-explosion/dépression qui évacuent activement le gaz si la pression interne augmente anormalement, empêchant ainsi les explosions violentes.
Ces conceptions ne sont pas destinées à des situations où l'échec est inévitable, mais plutôt à fournir une large marge de sécurité pour les scénarios extrêmes.dans des conditions extrêmes, ils servent de dernière ligne de défense pour la sécurité.

IV. Que faire si une batterie gonfle ou atteint la fin de sa durée de vie?

Lorsque les batteries atteignent la fin de leur durée de vie, le gonflement et la dégradation de la capacité sont des phénomènes normaux; cependant, une mauvaise manipulation peut créer de nouveaux risques pour la sécurité.

1Ne touchez pas aux piles gonflées
La cause principale du gonflement est la production de gaz résultant de la décomposition des électrolytes, ce qui augmente la pression interne et déstabilise la structure de la batterie."Il suffit de creuser un trou pour laisser sortir le gazLa perforation de la batterie peut facilement provoquer un court-circuit interne, déclenchant une déflagration immédiate.l'électrolyte réagit rapidement et génère de la chaleur au contact de l'airSi vous découvrez une batterie gonflée, la bonne action est d'arrêter de l'utiliser immédiatement, de l'isoler dans un récipient non métallique frais et bien ventilé,et le transporter vers une installation de recyclage de batteries autorisée dès que possible. Ne le jetez pas simplement dans les ordures ménagères..

2- Élimination appropriée des déchets de batteries
* Les batteries au lithium sont classées comme déchets dangereux; elles contiennent des métaux lourds et des composants chimiques nocifs et ne doivent pas être jetées dans des poubelles ordinaires.
* Isoler les bornes avant élimination: recouvrir les bornes positives et négatives avec du ruban adhésif pour éviter les courts-circuits causés par le contact avec des matériaux conducteurs; pour les batteries multicellulées,isoler chaque cellule séparément lorsque cela est possible.
* Les déposer dans des poubelles de recyclage de batteries dédiées dans les complexes résidentiels ou les centres commerciaux,ou de les remettre à des centres de recyclage agréés ou à des centres de service d'électronique, élimination en toute sécurité.

Conclusion
Des téléphones portables et des écouteurs aux véhicules électriques et aux systèmes de stockage d'énergie domestique, les batteries au lithium sont à la base de toute l'ère de l'intelligence mobile et de la nouvelle énergie.Bien qu'elles ne soient pas parfaites, car elles impliquent intrinsèquement un compromis entre performance et sécurité, elles sont beaucoup moins dangereuses que beaucoup ne le pensent.Avec chaque génération d'itération technologique, les limites de la sécurité sont progressivement repoussées.

Aujourd'hui, les batteries à l'état solide utilisant des électrolytes solides non inflammables se dirigent vers la commercialisation, résolvant fondamentalement les problèmes d'inflammabilité associés aux électrolytes liquides;En attendant., les systèmes de gestion thermique avancés et les algorithmes plus intelligents du système de gestion de la batterie (BMS) continuent de réduire au minimum les points morts de sécurité.

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Une nouvelle énergie!est un fournisseur d'équipements haut de gamme et de solutions complètes de chaîne de production spécialisée dans le secteur des batteries à énergie nouvelle.les instituts de recherche, et les organisations innovantes de l'énergie des services complets et de tout le cycle de vie, allant du développement expérimental à la production de masse.Nous fournissons des solutions d'assemblage pour les batteries lithium-ion et polymères.