Les avantages et les inconvénients des batteries lithium-ion
La batterie Lithium-ion est l'une des batteries les plus efficaces au monde. De nombreux produits sur lesquels nous nous appuyons utilisent des batteries Li-ion. De nos smartphones à nos ordinateurs portables en passant par les outils électriques industriels, la batterie Li-ion permet à ces produits et plus encore de durer plus longtemps. Il est important de se renseigner sur ces produits et leur sécurité.
Au cours des dernières années, il y a eu des rapports de produits qui incluent la défaillance de la batterie Li-ion. La batterie a provoqué une surchauffe, un incendie et, dans certains incidents, elle a explosé. Naturellement, ces incidents ont fait froncer les sourcils. Mais, il est important de comprendre pourquoi ces risques se sont produits.
Le Galaxy Note 7 de Samsung est l'un des rappels de produits les plus célèbres en raison d'un dysfonctionnement de la batterie. Avec 100 incidents dangereux, 2.5 millions de smartphones ont été rappelés dans le monde entier. Dans certains cas, la défaillance de la batterie a provoqué l'explosion du téléphone, entraînant des blessures. Alors, qu'est-ce-qu'il s'est passé?
Selon un article paru dans Câble, «La surchauffe a été causée par des problèmes distincts dans les batteries provenant de deux fournisseurs différents. . . [Dans] Samsung SDI, il n'y avait pas assez de place entre la pochette de protection thermoscellée autour de la batterie et ses composants internes », ce qui a provoqué un court-circuit. Et, «dans le cas des batteries provenant d'Amperex Technology Limited, certaines cellules manquaient de ruban isolant. . . Les batteries avaient également des séparateurs minces en général, ce qui augmentait les risques d'endommagement des séparateurs et de court-circuit. »
Depuis le rappel du Galaxy Note 7, Samsung a effectué de nombreux tests pour s'assurer que leurs téléphones restent en sécurité, mais ce rappel a prouvé que plus vous en savez sur les risques potentiels, mieux vous pouvez vous préparer et comprendre les signes d'alerte possibles.
Une chose à comprendre sur les batteries Li-ion, c'est qu'elles doivent être protégées. Et les systèmes de gestion de batterie (BMS) feront exactement cela. Un BMS est utilisé pour surveiller et protéger les batteries Li-ion pour la tension de chaque cellule individuelle, la protection thermique, la surintensité, l'équilibrage des cellules et la détection des défauts. Selon un rapport de Solutions Dfr, ils sont conçus pour arrêter tout courant de charge et de décharge s'il le juge nécessaire, ce qui peut aider à prévenir ou à contenir un événement d'emballement thermique. Ainsi, le BMS doit être correctement conçu, intégré et installé pour faire son travail et fournir une protection appropriée.
Il existe de nombreux types de défaillances qui peuvent contribuer à un événement de fuite thermique (TRE), qui est une réaction chimique et / ou des courts-circuits à l'intérieur de la cellule provoquée par une augmentation de la température. Une fois initié, c'est comme un effet domino, la chaleur continue de s'intensifier jusqu'à ce qu'il n'y ait plus rien à réagir. Selon une étude du Journal of Power Sources, «l'échec a plusieurs définitions dans diverses situations. . . Une description de l'échec suppose que l'échec ne dépend que des variables de condition. Une fois que la variable de condition dépasse un seuil prédéterminé, une défaillance s'est produite. D'autres définitions de l'échec sont jugées par des critères tels que la performance (performance à un niveau insatisfaisant), la fonctionnalité (incapable de mener une fonction spécifique) et la disponibilité (panne de la machine) »(Zhang, 6008). Cela signifie que le problème pourrait être une surchauffe, une surcharge et une contamination chimique et métallique qui a attiré plus d'attention sur la chaleur, ce qui pourrait potentiellement provoquer un incendie ou une explosion.
Les batteries au lithium-ion doivent être protégées. Selon Vivre, «Pour un fonctionnement en toute sécurité, les fabricants équipent les batteries au lithium-ion d'un circuit de protection, ce qui limite la tension de la cellule pendant la charge et la décharge à une plage de sécurité spécifiée.» Un boîtier de protection autour de la batterie Li-ion elle-même aide à éviter d'endommager le produit et peut aider à prévenir les blessures potentielles en cas d'événement d'emballement thermique.
Les batteries Li-ion présentent des risques, mais leur valeur et leur utilité présentent de nombreux avantages. Ils ont une quantité incroyable d'énergie dans un petit boîtier qui peut alimenter des voitures électriques, des outils industriels et des outils et équipements de sécurité que les premiers intervenants utilisent et qui sauvent des vies chaque jour.
L'utilisation de batteries Li-ion présente de nombreux avantages évidents. Ils sont portables / sans fil, rechargeables, durables et légers. Ils ont la meilleure densité d'énergie de stockage que toute autre batterie.
Les risques potentiels qui peuvent survenir sont des incidents imprévisibles qui pèsent sur les statistiques. Ils sont un produit de la science et des risques sont à prévoir.
Le professeur John Goodenough de l'Université du Texas à Austin est le co-inventeur de la nouvelle batterie Li-ion. Goodenough explique: «Des incendies ou des explosions sont possibles, mais pas courants. . . Certains échecs ne sont pas largement signalés si personne n'est blessé ou s'il y a peu de pertes financières, mais il y a toujours un danger potentiel avec un électrolyte liquide inflammable. »
Mais la recherche et le développement continuent de garantir que cette batterie performante et efficace est sûre. «Nous développons des cellules de batterie avec un électrolyte solide qui évite ces problèmes. Nous utilisons un électrolyte de verre unique et remarquable. Tous les autres électrolytes solides ont un animiste à conductivité cationique trop faible pour fonctionner au-dessus de 50 degrés centigrades, nous pouvons aller en dessous de moins 20 degrés centigrades », explique le professeur Goodenough.
RAMFAN fabrique des équipements de ventilation portatifs pour l'industrie du feu, les sites industriels, la marine et plus encore. Leur équipement est conçu pour protéger les personnes des dangers potentiels. Les batteries Li-ion sont leur principale source d'énergie pour maintenir leurs produits avancés et durables. Les ingénieurs de conception prennent de nombreuses précautions de sécurité pour s'assurer que les batteries sont non seulement conçues pour durer, mais pour assurer la sécurité de l'opérateur et de l'équipement.
Scott Carroll est ingénieur d'études chez RAMFAN. Il conçoit des systèmes de charge de batterie Li-ion depuis 2008. Au cours des dix dernières années et des tonnes de formation, il a appris que lorsque vous abordez la conception d'une batterie Li-ion, vous devez être conscient de la pression de gestion thermique. "Nous les laissons se dilater lentement à travers un évent, sinon: BOOM!" Explique Carroll. Il poursuit en expliquant que l'évent du bloc-piles de protection est très important. Il n'autorise pas les toxines de ce qui se forme à l'intérieur de la batterie dans la ventilation du ventilateur; les toxines sont libérées dans une atmosphère ouverte.
Une autre mesure de sécurité prise en compte par RAMFAN consiste à s'assurer que les batteries de protection sont étanches. À l'intérieur de la batterie se trouve un IP67 - «IP» signifiant, Protection contre les infiltrations; «67» signifie, c'est submersible. L'IP67 protège le système de gestion de la batterie, qui surveille la batterie Li-ion. Si l'eau frappe le BMS, de nombreux risques potentiels évoqués ci-dessus peuvent en découler. Et, comme Carroll l'a mentionné précédemment, "BOOM!" Il explique également qu'il y a une valve de compensation de pression dans la batterie qui garantit que la pression est la même à l'intérieur et à l'extérieur pour aider à prévenir les pannes.
RAMFAN prendra autant de mesures de précaution que nécessaire pour s'assurer que leurs batteries Li-ion sont protégées et configurées pour réussir. Leur équipement de sécurité est spécialement conçu pour les personnes ayant des emplois à haute pression, ils ont donc décidé de s'assurer que leurs produits sont prêts pour la tâche.
La batterie Li-ion est un atout majeur pour nos produits, mais il est important de comprendre pourquoi il y a eu des incidents qui nous font remettre en cause leur risque. Les événements d'emballement thermique ne sont pas courants mais se sont produits. Ils sont imprévisibles, mais le risque d'explosion ou d'incendie peut être évité avec des boîtiers de protection, un système de gestion de batterie et en prenant soin du produit.
Référence:
Zhang, Jingliang et Jay Lee. "Un examen des pronostics et de la surveillance de l'état de la batterie Li-Ion." Journal of Power Sources, vol. 196, non. 15, 2011, pp. 6007–6014., Doi: 10.1016 / j.jpowsour.2011.03.101
Par Laura Canepa
