CÎté sciences : pourquoi les batteries des téléphones prennent feu ?

Les batteries Lithium-ion, qui sont Ă  peu prĂšs partout dans notre vie ont ce lĂ©ger dĂ©faut d’exploser de temps en temps. Pourquoi ? Comment ?

Cet article est le septiĂšme de la sĂ©rie « CĂŽtĂ© sciences», dans laquelle est traitĂ© une Ă  deux fois par semaine un sujet geek et scientifique qu’il soit d’actualitĂ© ou que j’ai simplement envie d’en parler.

RĂ©cemment remis sur le devant de la scĂšne par un iPhone 4S et un Galaxy Note supposĂ©s avoir dĂ©cidĂ© d’entrer en combustion spontanĂ©e Ă  proximitĂ© de leur propriĂ©taire, le problĂšme de la surchauffe des batteries Lithium Ion (Li-ion) reste entier, la preuve en est les Boeing 787 Dreamliner clouĂ©s au sol Ă  cause de leurs batteries pyromanes.

Au delĂ  de l’aspect sĂ©curitĂ© et du fait que vous hĂ©siterez peut-ĂȘtre encore plus qu’avant Ă  vous trimbaler avec votre tĂ©lĂ©phone dans la poche de votre pantalon, il peut ĂȘtre intĂ©ressant par curiositĂ© scientifique de se demander pourquoi ces batteries prennent feu, vous pourrez ainsi briller en soirĂ©e, Ă  l’hĂŽpital ou lors de votre procĂšs contre Apple ou autre.

Fonctionnement normal

Pour comprendre comment une batterie explose ou se met Ă  suinter de l’acide, il faut commencer par savoir comment elle fonctionne en temps normal.

Les batteries lithium-ion sont des accumulateurs Ă©lectrochimiques qui fonctionnent en convertissant l’Ă©nergie issue d’une rĂ©action chimique en courant Ă©lectrique, le tout de maniĂšre rĂ©versible permettant la recharge.

A l’intĂ©rieur, il se dĂ©roule une rĂ©action chimique avec les ions lithium Li+ qui vont se dĂ©placer d’un pĂŽle Ă  l’autre. Aux pĂŽles (ou électrodes), l’arrivĂ©e ou le dĂ©part d’ions lithium forme les deux moitiĂ©s d’une rĂ©action d’oxydorĂ©duction et va libĂ©rer, en dĂ©charge, Ă  l’anode (pĂŽle +) un flux d’Ă©lectrons qui va parcourir le circuit électrique auquel il est rattachĂ© pour essayer de rejoindre l’autre pĂŽle (la cathode), crĂ©ant ainsi un courant. L’inverse se passe en recharge et les ions reviennent Ă  leur emplacement de dĂ©part.

Cela est trĂšs simplifiĂ© mais en gros un flux d’ions Li+ Ă  l’intĂ©rieur de la cellule crĂ©er un courant au pĂŽles de la batterie qui peut traverser et alimenter un circuit en Ă©lectricitĂ©. Vous pouvez consulter la page WikipĂ©dia pour plus de dĂ©tails.

Fonctionnement anormal (aka « Tu as le feu aux fesses »)

Alors pourquoi la machine s’emballe parfois ? Il est normal que la batterie chauffe lors des cycles de charge et de dĂ©charge. Le vrai problĂšme n’est pas exactement lĂ .

Lors de la manufacture des batteries ou lorsqu’elles chauffent, dans le liquide Ă  l’intĂ©rieur contenant du lithium, de minuscules morceaux de lithium sous forme mĂ©tallique appelĂ©s des dendrites peuvent se former.

Bien sur comme pour nos iTrucs et autres Androchoses, les batteries doivent ĂȘtre les plus plates possibles, le + et le – de celles-ci sont trĂšs proches l’un de l’autre. Or les dendrites peuvent bouger dans le liquide et si elles deviennent suffisamment grandes, elles peuvent percer la protection qui sĂ©parent le + du – crĂ©ant ainsi un court-circuit à l’intĂ©rieur de la batterie.

Et lĂ , c’est le drame. En fonction de votre chance, le court-circuit peut :

  • CrĂ©er une Ă©tincelle dans le liquide (inflammable) contenu dans la batterie et donc un dĂ©part de feu.
  • Faire monter trĂšs vite la tempĂ©rature dans la batterie, d’oĂč une augmentation de la pression et une explosion Ă©ventuelle.
  • Faire monter doucement la tempĂ©rature dans ce cas, la batterie risque de fondre et dĂ©verser le liquide corrosif qu’elle contient.

Evidemment, vu la valeur industrielle de ces batteries dans le monde actuel, d’importantes recherches sur le sujet ont Ă©tĂ© lancĂ©es pour comprendre et prĂ©venir la formation des dendrites en les observant en Imagerie par rĂ©sonance magnĂ©tique par exemple.

Bref, les chances sont infimes mais Ă  tout hasard, si votre tĂ©lĂ©phone chauffe un peu (et c’est normal lorsque vous vous en servez de maniĂšre intensive) attendez peut-ĂȘtre quelques minutes avant de le remettre dans votre poche ou de le lancer nonchalamment sur votre rĂ©serve annuelle d’allumettes que vous stockez Ă  cĂŽtĂ© de vos bombonnes de gaz. 🙂


9 commentaires

  1. Merci pour cet article super intĂ©ressant 🙂 Je ne sais pas comment j’imaginais ce processus avant mais maintenant c’est super clair.

  2. Article instructif. À noter que tout les appareils Ă  batterie peuvent ĂȘtre sujet Ă  ce genre de problĂšmes. Il y a quelques annĂ©es, un ami a vu son GPS TomTom devenir brĂ»lant. Le plus bizarre, c’est qu’il Ă©tait Ă©teint.

  3. Pour la plupart des technologies de batteries, c’est en effet une rĂ©action d’oxydo-reduction qui entre en jeux, mais pour le li-ion, on parle d’insertion-dĂ©sinsertion d’ion Li+ dans les structures des anodes et cathode…(il n’y a pas d’oxydo-reduction)
    Et puis pour le liquide, il n’y en a que dans les batteries li-ion « classiques », pas dans les batteries li-ion polymer (puisque l’electrolyte est sous forme de gel, pas de liquide). la quasi totalitĂ© des tĂ©lĂ©phones sont equipĂ©s de batteries Li-ion polymer…

    • Jean-Baptiste

      @Pascal : Je crois qu’on parle d’oxydorĂ©duction a partir du moment ou il y a Ă©change (libĂ©ration et acceptation) d’électrons… ce qui est forcement le cas dans le cadre d’un courant Ă©lectrique. Mais je peux me tromper, je ne suis pas chimiste.

  4. D’oĂč l’intĂ©rĂȘt d’avoir un monitoring individuel de chaque cellule Ă  l’intĂ©rieur d’une batterie. Si l’une chauffe trop, elle est aussitĂŽt dĂ©sactivĂ©e. Mais pour que cela marche bien, il faut un minimum d’espace de sĂ©curitĂ© entre chaque cellule, et un systĂšme de refroidissement performant. Mais tout cela est difficile Ă  caser dans une batterie aussi petite que celle d’un tĂ©lĂ©phone.

  5. Peut-ĂȘtre, mais je ne suis pas sur, que les e- s’accumulent Ă  cĂŽtĂ© des Li+ qui sont rentrĂ©s dans leur structure-cathode, sans que le Lithium redevienne mĂ©tallique (le LI+ reste en solution, plutĂŽt que d’accepter le e- qui a fait le tour du circuit et devenir Li). Les Li+ et e- s’attirent comme des aimants, mais il n’y a pas rĂ©ellement de rĂ©action d’oxydo-rĂ©duction. C’est ce qui se passe dans les super-condensateurs, qui sont plus des condensateurs que des batteries. C’est Ă  dire que le courant est stockĂ© de la maniĂšre que j’ai dĂ©crite, sans qu’il y ai de (lente) rĂ©action chimique, ce qui permet une charge et dĂ©charge ultra rapide.
    Mais la capacitĂ© dĂ©pendrait alors de la surface : est-ce qu’Ă  l’intĂ©rieur d’une batterie LI-ion, la surface de contact entre cathode et gel chargĂ© de Li+ est maximisĂ©e ? je ne le sais pas.

  6. il faut surtout Ă©viter les batterie chinoise bon marchĂ©, j’ai vu une fois sur une Ă©mission qu’elle peuvent exploser lors d’un chargement quand elle atteignent leurs limite du fait qu’elles ne contiennent pas un dĂ©clencheur qui les arrĂ©tent de ce recharger

Send this to friend

Lire les articles précédents :
Twitter parle désormais le lolcat

C'est en toute discrétion que le plus célÚbre des sites de microblogging, Twitter, vient d'ajouter une nouvelle langue à son...

Fermer