Véhicules électriques et hybrides
Incendie de batterie : que faire ?
POWERTECH International GmbH vous propose le système qui vous convient !
Plus la densité énergétique des piles et des accumulateurs est élevée, plus le risque d'incendie est important. Les incendies de piles au lithium se déroulent différemment des incendies "normaux", comme ceux provoqués par des fuites d'essence. Entre-temps, les techniques d'extinction et les moyens de prévention ont beaucoup progressé avec notre système de lutte contre l'incendie POWERTECH International.
Les batteries lithium-ion sont dangereuses: il arrive régulièrement que des cellules prennent soudainement feu. Dans le domaine du stockage de l'énergie, c'est un phénomène nouveau, car contrairement aux types de batteries "classiques" à électrolyte à base d'eau, elles utilisent des solvants organiques - c'est-à-dire des hydrocarbures - qui sont presque aussi inflammables que l'essence. Des bus électriques, des voitures électriques ainsi que des machines de construction électriques ont déjà pris feu. Mais les batteries ne sont pas les seules concernées, les cellules primaires non rechargeables peuvent également prendre feu.
Afin d'éviter de tels cas, des recherches intensives sont menées chez POWERTECH International ! Les incendies spontanés ne sont pas les seuls à faire l'objet d'études minutieuses. Au lieu de cela, les incendies provoqués intentionnellement sont également étudiés dans des conditions contrôlées, dans un environnement sécurisé, afin d'étudier les différents processus et le succès des différentes méthodes d'extinction. Les tests effectués dans les laboratoires expérimentaux sont délibérément difficiles.
L'énergie stockée dans les systèmes au lithium de toutes sortes peut avoir des dimensions très différentes : de quelques wattheures seulement dans les smartphones à quelques kilowattheures dans les voitures électriques et à plusieurs mégawattheures dans les accumulateurs destinés à soutenir le réseau électrique. Il ne faut pas oublier qu'une très petite cellule qui prend feu peut déclencher un grand incendie.
Des causes d'incendie multiples
L'élément déclencheur le plus courant d'un incendie est la surchauffe d'une ou de plusieurs cellules. Par exemple, lors d'un accident entre une voiture électrique et un véhicule à moteur à combustion, le carburant qui s'est écoulé peut prendre feu et ainsi chauffer la batterie. Dans certaines circonstances, un fort rayonnement solaire peut suffire si le système de refroidissement est également défaillant. Si la cellule est trop chaude, le séparateur peut fondre - à partir d'environ 150 °C - et un court-circuit interne peut se produire. La cellule qui devient alors de plus en plus chaude chauffe les cellules voisines, ce qui peut entraîner un emballement thermique de l'ensemble du système de batterie. Des températures de plus de 600 °C peuvent alors apparaître.
Il est toutefois plus probable qu'une surchauffe se produise directement à l'intérieur de la batterie, par exemple en raison d'une défaillance du système de gestion de la batterie (BMS). Normalement, le BMS protège la batterie contre les conditions de fonctionnement néfastes. Cependant, un défaut dans l'électronique peut entraîner une surcharge - avec des conséquences dangereuses. Un prélèvement de courant trop important est tout aussi destructeur et, à plus forte raison - en cas de défaillance du fusible généralement intégré - un court-circuit "dur", au cours duquel plusieurs milliers d'ampères peuvent circuler.
Mais l'autre extrême présente également des risques élevés. Lors de la charge d'une cellule lithium-ion endommagée par une décharge profonde , la quantité d'énergie fournie ne peut plus être stockée sous forme d'énergie chimique en raison de l'absence de liquide électrolytique, et l'énergie de charge se transforme en chaleur. De plus, des ions de cuivre dissous provenant du conducteur de courant se déposent sur le graphite de l'anode sous forme d'aiguilles, également appelées dendrites. Elles peuvent percer le film séparateur et provoquer un court-circuit.
Une autre cause d'incendie est un endommagement mécanique d'une cellule - par exemple lors d'un accident d'une voiture électrique, ou après la fin de son utilisation sur le chemin du recyclage en cas de manipulation brutale. Des règles de sécurité strictes doivent donc être respectées lors de la collecte. Celles-ci sont inutiles lorsque les consommateurs jettent leurs téléphones portables, généralement encore en état de marche et simplement obsolètes, dans les ordures ménagères. Il est déjà arrivé qu'ils atterrissent dans la poubelle à papier et qu'ils finissent par provoquer un feu couvant dans la presse à papier.
En particulier à des courants élevés, il y a un risque que les ions lithium se déposent sous forme de lithium métallique sous forme de dendrites sur l'anode au lieu de se redéposer dans le graphite, avec là encore un risque de court-circuit.
Un autre danger provient des batteries et des chargeurs contrefaits, qui ne respectent souvent pas les règles de sécurité correspondantes.
Que se passe-t-il exactement en cas d'incendie ?
Les différents types se comportent de manière tout à fait différente en termes de sécurité. L'accumulateur lithium-dioxyde de cobalt, également appelé accumulateur Li-CoO2, est particulièrement dangereux. Il a été responsable des incidents de Samsung et est aujourd'hui en forte régression. Une bonne alternative est la cellule NMC avec une cathode mixte composée de nickel, d'oxyde de manganèse et de cobalt, qui atteint une densité énergétique plus élevée. La cellule la plus sûre est la cellule LFP (lithium-phosphate de fer), mais elles ont une densité énergétique nettement plus faible. Dans ces cellules, le composant le plus inflammable est l'électrolyte. Le solvant est un mélange de différents carbonates organiques, tous à faible point d'inflammation et d'ébullition. Le graphite est du carbone ; dans les cellules Pouch, l'enveloppe en plastique est en outre inflammable.
Si les cellules prennent effectivement feu, elles peuvent être étouffées en empêchant l'entrée d'oxygène. Il en va autrement de la réaction exothermique des matériaux d'électrode entre eux - celle-ci ne peut pas être éteinte. À des températures élevées, les oxydes métalliques cathodiques se décomposent en libérant de l'oxygène, ce qui - sans apport d'air extérieur - permet à l'électrolyte, au graphite, y compris le lithium stocké, et également à l'aluminium du câble d'alimentation de la cathode de brûler pendant une période prolongée. Pour y mettre un terme, seul un refroidissement puissant est efficace. Il existe également un risque d'explosion dû à la poussière de graphite qui s'échappe vers l'extérieur.
Lorsque la cellule est chauffée , l'électrolyte s'évapore d'abord. Une forte pression se forme, la cellule se gonfle fortement jusqu'à ce que les gaz chauds - essentiellement des hydrocarbures, du monoxyde de carbone, du fluorure d'hydrogène, de l'hydrogène - s'échappent par des soupapes de surpression prévues à cet effet ou par un éclatement incontrôlé de l'enveloppe extérieure. Outre le risque d'intoxication, il existe également un risque d'explosion, des matériaux solides, des parties de l'enveloppe de la cellule ou des oxydes métalliques, qui sont également toxiques, pouvant être projetés.
Plus le niveau de charge d'une cellule est bas, plus les conséquences en cas d'incendie sont faibles. Mais attention : même une cellule apparemment déchargée contient encore beaucoup d'énergie. En cas de défaillance, elle peut libérer sous forme d'énergie thermique environ 6 à 10 fois l'énergie électrique pouvant être prélevée. La réaction d'un Thermal Runaway ne peut pas être interrompue de l'extérieur et se termine en peu de temps par un incendie de la cellule qui peut conduire à une destruction complète en quelques secondes.
Extinction d'une batterie lithium-ion avec notre système de lutte contre l'incendie POWERTECH International GmbH.
En collaboration avec le fabricant Dr. Sthamer (Hambourg) et l'Institut Fraunhofer, nous avons développé pour vous l'agent extincteur spécial approprié avec notre système adapté !
Pour toute demande, veuillez contacter : info@powertech-international.com
Nos solutions :
Système de lutte indirecte contre l'incendie
Le tube POWERTECH fonctionne comme un dispositif de détection. Lorsqu'un incendie augmente la température, le tube le détecte et active immédiatement le cylindre qui libère l'agent extincteur dans la zone protégée par les tuyaux et les buses.
Système de lutte directe contre l'incendie
Le tube POWERTECH a une double fonction : tout d'abord, il détecte la température élevée due à un incendie, ce qui provoque sa rupture, et ensuite, il décharge l'agent à travers lui.