Les batteries lithium-ion sont largement promues pour leur durée de vie et leur capacité élevées. Cependant, en cas d'utilisation prolongée, certaines batteries lithium-ion peuvent présenter un gonflement pour les raisons suivantes :
Expansion provoquée par une surcharge La surcharge entraîne le déplacement de tous les atomes de lithium du matériau de l'électrode positive vers le matériau de l'électrode négative. Cela entraîne une déformation et un effondrement des grilles initialement pleines de l'électrode positive, un facteur important contribuant à la diminution de la capacité de la batterie. Au cours de ce processus, une quantité croissante d’ions lithium s’accumule dans l’électrode négative, entraînant une suraccumulation d’atomes de lithium qui se transforment en cristaux ressemblant à des souches d’arbre, provoquant le gonflement de la batterie.
Expansion causée par une décharge excessive Le film d'interface électrolyte solide (SEI) remplit une fonction de protection du matériau de l'électrode négative, empêchant la structure du matériau de s'effondrer et prolongeant la durée de vie du matériau de l'électrode. Le film SEI subit des modifications réversibles pendant la charge et la décharge, certains composés organiques subissant des transformations réversibles. Une décharge excessive de la batterie entraîne une destruction réversible du film SEI, et une fois que le SEI protégeant le matériau de l'électrode négative est endommagé, le matériau de l'électrode négative s'effondre, entraînant l'expansion des batteries lithium-ion.
Problèmes liés aux processus de production et de fabrication En raison de la diversité des fabricants, certains peuvent donner la priorité à des mesures de réduction des coûts, conduisant à des environnements de production défavorables et à l'utilisation d'équipements obsolètes. Cela peut entraîner un revêtement irrégulier de la batterie et l'introduction de particules de poussière dans l'électrolyte. Ces facteurs peuvent contribuer au gonflement des batteries lithium-ion lors de leur utilisation, posant potentiellement des risques plus importants.
pourquoi les batteries au lithium sont-elles meilleures
Les batteries au lithium sont devenues largement privilégiées pour diverses raisons depuis le développement de la première batterie, la pile voltaïque. Au fil du temps, des améliorations ont conduit à l'utilisation répandue de batteries jetables au carbone-zinc, de batteries rechargeables au nickel-hydrure métallique (NiMH), au nickel-cadmium (NiCd) et au plomb. En 1992, Sony a introduit avec succès la batterie lithium-ion, et ses avantages ont eu un impact significatif sur de nombreux aspects de la vie moderne.
Densité énergétique plus élevée : Les batteries au lithium ont une densité énergétique plus élevée, environ 2,5 fois celle des batteries nickel-cadmium et environ 6 à 7 fois celle des batteries au plomb. Cela signifie que les batteries au lithium peuvent fournir la même capacité dans un boîtier plus petit et plus léger.
Tension de fonctionnement élevée : Les batteries au lithium ont une tension nominale plus élevée que les batteries comme le nickel-cadmium ou le nickel-hydrure métallique, ce qui les rend plus polyvalentes dans diverses applications.
Respectueux de l'environnement et non polluant : Les batteries au lithium ne contiennent pas de métaux nocifs comme le cadmium, le plomb ou le mercure, ce qui les rend respectueuses de l'environnement et moins polluantes.
Longue durée de vie : Les batteries au lithium peuvent supporter un nombre élevé de cycles de charge et de décharge, avec un nombre de cycles allant de 800 à 2 000. Cela dépasse largement les batteries au plomb (environ 300 cycles) et les batteries nickel-hydrure métallique (environ 500 cycles), ce qui entraîne une durée de vie plus longue. durée de vie globale.
Faible taux d'autodécharge : Les batteries lithium-ion présentent un taux d'autodécharge très faible. Le taux d'autodécharge mesure la perte spontanée de la charge stockée lorsque la batterie est en circuit ouvert. Les batteries lithium-ion, telles que les batteries lithium fer phosphate, ont généralement un taux d'autodécharge d'environ 2 % par mois à température ambiante, ce qui est bien inférieur au taux d'autodécharge de 25 % des batteries nickel-hydrure métallique.
Forte adaptabilité aux températures extrêmes : Les batteries au lithium peuvent fonctionner dans une large plage de températures, de -20°C à 60°C. Certaines batteries au lithium sont conçues pour des environnements spécifiques avec des exigences de température variables, et certains types peuvent même fonctionner dans des environnements où les températures dépassent 100 degrés Celsius.
pourquoi les piles au lithium durent-elles plus longtemps ?
Nous utilisons généralement le nombre de cycles pour indiquer la durée de vie des batteries lithium-ion. Bien que le nombre de cycles varie selon les différentes batteries lithium-ion, leur durée de vie globale peut généralement atteindre environ 5 à 6 ans et, avec une utilisation appropriée, elle peut s'étendre encore plus loin. C’est nettement plus long que la durée de vie des batteries au plomb, qui est d’environ 1,5 an. Les batteries lithium-ion peuvent supporter un nombre élevé de cycles de charge et de décharge, avec un nombre de cycles allant de 800 à 2 000 cycles. En comparaison, les batteries au plomb ont environ 300 cycles et les batteries au nickel-hydrure métallique ont environ 500 cycles. Ce nombre de cycles plus élevé contribue à prolonger la durée de vie globale des batteries lithium-ion.
Quelles batteries au lithium ne sont pas autorisées à bord des avions?
Sur cette question, il convient de distinguer les batteries au lithium dont le transport est réglementé et celles dont le transport est interdit.
Transport restreint de batteries au lithium : Avec l'approbation de la compagnie aérienne, les appareils électroniques contenant des batteries au lithium d'une capacité supérieure à 100 Wh mais n'excédant pas 160 Wh sont autorisés à bord. Chaque passager peut transporter jusqu'à deux batteries de rechange de ce type, et elles ne doivent pas être enregistrées. Les appareils pouvant contenir des batteries au lithium dépassant 100 Wh comprennent les équipements multimédias, les équipements de production audiovisuelle, les accessoires de spectacle, les appareils médicaux, les jouets électriques, les outils électriques, les boîtes à outils, etc. .
Transport interdit de batteries au lithium : Il est strictement interdit de transporter ou d'enregistrer de grosses batteries au lithium ou des appareils électroniques d'une capacité supérieure à 160 Wh.
Pour déterminer si les batteries au lithium que vous transportez peuvent être emportées à bord, vous pouvez généralement vérifier les marquages sur les batteries. Si l'énergie nominale en wattheures (Wh) n'est pas directement indiquée sur la batterie au lithium, vous pouvez la calculer en utilisant les méthodes suivantes :
Si la tension nominale (V) et la capacité nominale (Ah) sont connues : Calculez les wattheures nominal à l’aide de la formule : Wh = V x Ah. La tension nominale et la capacité nominale sont généralement indiquées sur la batterie.
Si la batterie est marquée uniquement en milliampères-heures (mAh) : Divisez la valeur marquée par 1 000 pour obtenir des ampères-heures (Ah). Par exemple, si une batterie au lithium porte une tension nominale de 3,7 V et une capacité nominale de 760 mAh, les wattheures nominales seraient : 760 mAh / 1 000 = 0,76 Ah ; 3,7 V x 0,76 Ah = 2,9 Wh.
Quand les batteries au lithium prennent-elles feu ?
La cause fondamentale de l’inflammation d’une batterie lithium-ion est la rétention anormale de chaleur à l’intérieur de la batterie, conduisant à l’inflammation après avoir atteint le point d’inflammation des combustibles internes et externes. Les raisons spécifiques de cet événement comprennent :
Court-circuit interne : Les abus de la batterie, tels qu'une surcharge et une décharge excessive entraînant la formation de dendrites, d'impuretés ou de poussières lors de la production de la batterie, peuvent détériorer et percer le séparateur, provoquant des micro-courts-circuits. La libération d’énergie électrique entraîne une augmentation de la température et les réactions chimiques du matériau dues à l’augmentation de la température élargissent encore le chemin de court-circuit, créant ainsi un courant de court-circuit plus important. Cette destruction cumulative et se renforçant mutuellement conduit à un emballement thermique. Les courts-circuits internes dans les batteries lithium-ion peuvent provoquer le passage d'un courant important à travers le point de court-circuit, générant une quantité importante de chaleur, déclenchant ainsi des explosions ou des incendies.
Court-circuit externe : Les courts-circuits externes prolongés brûlent généralement les points faibles du circuit et conduisent rarement à des événements d'emballement thermique dans la batterie.
Haute température externe : En raison des caractéristiques de la structure de la batterie lithium-ion, diverses réactions génèrent une quantité considérable de chaleur. La fusion du séparateur provoque des courts-circuits internes et la libération d'énergie électrique augmente la production de chaleur. Cet effet destructeur cumulatif et se renforçant mutuellement entraîne l’éjection d’électrolyte et la combustion. Si les batteries lithium-ion sont exposées à des températures élevées pendant une période prolongée, le solvant présent dans l'électrolyte s'évapore plus rapidement, le matériau de l'électrode se dilate, la résistance interne augmente et la capacité de la batterie diminue progressivement. Lorsque la température atteint un certain niveau, cela peut provoquer des fuites, des courts-circuits, conduisant à des explosions ou des incendies.
Vibrations ou dommages mécaniques : Si les batteries lithium-ion subissent de fortes vibrations mécaniques ou sont endommagées pendant le transport, l'utilisation ou l'entretien, cela peut endommager le séparateur ou l'électrolyte de la batterie, provoquant un contact direct entre le lithium métallique et l'électrolyte. Ce contact déclenche une réaction exothermique, conduisant finalement à des explosions ou des incendies.
L'explosion et l'inflammation des batteries lithium-ion peuvent avoir diverses causes. Il est crucial d’utiliser et d’entretenir les batteries en toute sécurité, d’exercer une gestion efficace des batteries et d’être vigilant quant à l’identification des fabricants de batteries afin d’éviter l’utilisation de produits de qualité inférieure.