Côté sciences : pourquoi les batteries des téléphones prennent feu ?

Les batteries Lithium-ion, qui sont à peu près partout dans notre vie ont ce léger défaut d’exploser de temps en temps. Pourquoi ? Comment ?

Cet article est le septième de la série « Côté sciences», dans laquelle est traité une à deux fois par semaine un sujet geek et scientifique qu’il soit d’actualité ou que j’ai simplement envie d’en parler.

Récemment remis sur le devant de la scène par un iPhone 4S et un Galaxy Note supposés avoir décidé d’entrer en combustion spontanée à proximité de leur propriétaire, le problème de la surchauffe des batteries Lithium Ion (Li-ion) reste entier, la preuve en est les Boeing 787 Dreamliner cloués au sol à cause de leurs batteries pyromanes.

Au delà de l’aspect sécurité et du fait que vous hésiterez peut-être encore plus qu’avant à vous trimbaler avec votre téléphone dans la poche de votre pantalon, il peut être intéressant par curiosité scientifique de se demander pourquoi ces batteries prennent feu, vous pourrez ainsi briller en soirée, à l’hôpital ou lors de votre procès contre Apple ou autre.

Fonctionnement normal

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

Les batteries lithium-ion sont des accumulateurs électrochimiques qui fonctionnent en convertissant l’énergie issue d’une réaction chimique en courant électrique, le tout de manière réversible permettant la recharge.

A l’intérieur, il se déroule une réaction chimique avec les ions lithium Li+ qui vont se déplacer d’un pôle à l’autre. Aux pôles (ou électrodes), l’arrivée ou le départ d’ions lithium forme les deux moitiés d’une réaction d’oxydoréduction et va libérer, en décharge, à l’anode (pôle +) un flux d’électrons qui va parcourir le circuit électrique auquel il est rattaché pour essayer de rejoindre l’autre pôle (la cathode), créant ainsi un courant. L’inverse se passe en recharge et les ions reviennent à leur emplacement de départ.

Cela est très simplifié mais en gros un flux d’ions Li+ à l’intérieur de la cellule créer un courant au pôles de la batterie qui peut traverser et alimenter un circuit en électricité. Vous pouvez consulter la page Wikipédia pour plus de détails.

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 décharge. Le vrai problème n’est pas exactement là.

Lors de la manufacture des batteries ou lorsqu’elles chauffent, dans le liquide à l’intérieur contenant du lithium, de minuscules morceaux de lithium sous forme métallique appelés des dendrites peuvent se former.

Bien sur comme pour nos iTrucs et autres Androchoses, les batteries doivent être les plus plates possibles, le + et le – de celles-ci sont très 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 séparent le + du – créant ainsi un court-circuit à l’intérieur de la batterie.

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

  • Créer une étincelle dans le liquide (inflammable) contenu dans la batterie et donc un départ de feu.
  • Faire monter très vite la température dans la batterie, d’où une augmentation de la pression et une explosion éventuelle.
  • Faire monter doucement la température dans ce cas, la batterie risque de fondre et déverser 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 été lancées pour comprendre et prévenir la formation des dendrites en les observant en Imagerie par résonance magnétique par exemple.

Bref, les chances sont infimes mais à tout hasard, si votre téléphone chauffe un peu (et c’est normal lorsque vous vous en servez de manière intensive) attendez peut-être quelques minutes avant de le remettre dans votre poche ou de le lancer nonchalamment sur votre réserve annuelle d’allumettes que vous stockez à côté de vos bombonnes de gaz. 🙂


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9 commentaires

  1. Merci pour cet article super intéressant 🙂 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 à batterie peuvent être sujet à ce genre de problèmes. Il y a quelques années, un ami a vu son GPS TomTom devenir brûlant. Le plus bizarre, c’est qu’il était éteint.

  3. Pour la plupart des technologies de batteries, c’est en effet une réaction d’oxydo-reduction qui entre en jeux, mais pour le li-ion, on parle d’insertion-désinsertion 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 totalité des téléphones sont equipés de batteries Li-ion polymer…

    • Jean-Baptiste

      @Pascal : Je crois qu’on parle d’oxydoréduction a partir du moment ou il y a échange (libération et acceptation) d’électrons… ce qui est forcement le cas dans le cadre d’un courant électrique. Mais je peux me tromper, je ne suis pas chimiste.

  4. D’où l’intérêt d’avoir un monitoring individuel de chaque cellule à l’intérieur d’une batterie. Si l’une chauffe trop, elle est aussitôt désactivée. Mais pour que cela marche bien, il faut un minimum d’espace de sécurité entre chaque cellule, et un système de refroidissement performant. Mais tout cela est difficile à caser dans une batterie aussi petite que celle d’un téléphone.

  5. Peut-être, mais je ne suis pas sur, que les e- s’accumulent à côté des Li+ qui sont rentrés dans leur structure-cathode, sans que le Lithium redevienne métallique (le LI+ reste en solution, plutôt 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 réellement de réaction d’oxydo-réduction. C’est ce qui se passe dans les super-condensateurs, qui sont plus des condensateurs que des batteries. C’est à dire que le courant est stocké de la manière que j’ai décrite, sans qu’il y ai de (lente) réaction chimique, ce qui permet une charge et décharge ultra rapide.
    Mais la capacité dépendrait alors de la surface : est-ce qu’à l’intérieur d’une batterie LI-ion, la surface de contact entre cathode et gel chargé de Li+ est maximisée ? je ne le sais pas.

  6. il faut surtout éviter les batterie chinoise bon marché, j’ai vu une fois sur une émission qu’elle peuvent exploser lors d’un chargement quand elle atteignent leurs limite du fait qu’elles ne contiennent pas un déclencheur qui les arrétent de ce recharger

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