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Les dangers des batteries lithium

les dangers des batteries lithium.Les batteries endommagées présentent des risques d’emballement thermique, des risques de court-circuit, des risques chimiques dus aux fuites d’électrolyte, des risques d’incendie dus à l’exposition du lithium à humidité de l’air et des risques d’explosion en cas d’emballement de la combustion.

Les batteries au lithium sont aujourd’hui utilisées dans un nombre important de secteurs, pour répondre aux besoins d’équipements portables, de transport électrique ou de stockage d’énergies renouvelables. Elles exposent leurs utilisateurs à des risques professionnels (électriques, chimiques, incendie et explosion, TMS). Quelques conseils pour évaluer ces risques et principales mesures de prévention à mettre en place…

Un enregistrement vidéo montre le départ du feu qui a entièrement consumé un bus électrique de la RATP ce vendredi 29 avril. L’incident n’a pas fait de blessé.

https://www.leparisien.fr/video/video-bus-en-feu-a-paris-regardez-les-images-du-debut-de-lincendie-du-vehicule-de-la-ratp-29-04-2022-KJZAIZDLUBCUXPCHKWBSULAUVM.php

Le bus s’est embrasé en quelques secondes. C’est ce que l’on peut observer sur la vidéo qui a capturé le tout début de l’incendie d’un véhicule électrique de la RATP à Paris, ce vendredi 29 avril. Sur les images, on peut voir une petite explosion se produire sur le toit du bus, là où sont situées les batteries, suivie d’immenses flammes qui se sont étendues à toute la carrosserie, à une vitesse folle.

Le probleme des batteries Lithium !!

Le dangers qui est entrain d arriver ,se sont surtout les les velos electrique Constat et problématique :Les critères de sécurité concernant la mise sur le marché européen des EPDM ne sont pas systématiquement appliqués. De nombreux produits importés sont susceptibles d’êtrenettement moins fiables lorsqu’ils atteignent 500 cycles de recharge, soit une durée de vied’environ 3 ans. Un vieillissement prématuré est notamment constaté en cas d’usage intensif, sous la pluie, dans des mauvaises conditions (décharges profondes, non-respect des plages de tension et de température…), cumulé à d’autres avaries et potentiels défautsinhérents au niveau de qualité du produit.Tous les mois, l’actualité fait le constat de graves sinistres incendie suite à l’explosion d’une batterie, principalement à domicile pendant la recharge



En décembre 2017, les employés d'ecomaine ont agi rapidement pour éteindre un incendie qui s'est rapidement propagé dans son centre de recyclage. Cet incendie a été causé par une batterie au lithium-ion, qui ne doit JAMAIS être placée dans votre bac de recyclage à tri unique ! 
Lorsqu'une batterie lithium-ion entre dans le flux de recyclage des batteries au plomb, les conséquences peuvent être très graves.

Ce sont de vieux rasoirs electriques, des batteries d’ordinateurs ou d’aspirateurs que l’on jette sans se soucier de leur destination. Mais ces objets contiennent en fait des batteries au lithium-ion qui prennent feu quand on les écrase. Elles peuvent provoquer de grands incendies dans les déchetteries qui recyclent le métal. C’est un enjeu à la fois écologique et social.

LES BATTERIES LITHIUM

Les batteries Lithium-Ion sont une technologie relativement récente. Mais depuis leur lancement au début des années 90, elles ont eu un impact considérable sur le marché du stockage d’énergie et ont progressivement remplacé les anciennes technologies. Aujourd’hui, les batteries au lithium sont indispensables pour notre vie quotidienne : elles sont petites et efficaces, et donc intéressantes pour de nombreuses applications. Non seulement les smartphones et les tablettes tirent leur énergie des batteries au Lithium, mais celles-ci jouent également un rôle important dans le domaine de l’électromobilité. Une batterie au lithium se distingue notamment par sa densité d’énergie élevée, son faible poids propre et sa technologie de charge rapide.

Le revers de la médaille : vous entendez toujours parler d’incidents liés aux batteries lithium-Ion. Incendie dans un garage causé par la batterie d’un vélo électrique en 2017, décès lors de l’explosion d’un chargeur de batterie en 2018… Le fait est que les explosions et les incendies de batteries lithium-Ion peuvent avoir des conséquences désastreuses, entraînant des dommages conséquents ou, dans le pire des cas, un coût en vies humaines. C’est pourquoi il devient urgent d’aborder la question de la manipulation et du stockage sécurisé, non seulement pour les particuliers mais surtout pour les entreprises. Ainsi, la loi sur la sécurité au travail demande aux employeurs d’identifier et d’évaluer les dangers, afin de mettre en œuvre des mesures de protection adaptées.

MAIS UN TRES DANGER, ET CHEZ LES PARTICULIERS 

Les batteries au lithium sont aujourd’hui utilisées dans un nombre important de secteurs, pour répondre aux besoins d’équipements portables, de transport électrique ou de stockage d’énergies renouvelables. Elles exposent leurs utilisateurs à des risques professionnels (électriques, chimiques, incendie et explosion, TMS). Quelques conseils pour évaluer ces risques et principales mesures de prévention à mettre en place…

Le problème des batteries Lithium !!

Le dangers qui est en train d’arriver, se sont surtout les vélos électrique Constat et problématique : Les critères de sécurité concernant la mise sur le marché européen des EPDM ne sont pas systématiquement appliqués. De nombreux produits importés sont susceptibles d’être nettement moins fiables lorsqu’ils atteignent 500 cycles de recharge, soit une durée de vie d’environ 3 ans. Un vieillissement prématuré est notamment constaté en cas d’usage intensif, sous la pluie, dans des mauvaises conditions (décharges profondes, non-respect des plages de tension et de température…), cumulé à d’autres avaries et potentiels défauts inhérents au niveau de qualité du produit. Tous les mois, l’actualité fait le constat de graves sinistres incendie suite à l’explosion d’une batterie, principalement à domicile pendant la recharge

COMMENT FONCTIONNE UNE BATTERIE LITHIUM-ION ?

Afin de pouvoir évaluer les risques posés par le stockage de batteries au lithium, il est très utile de connaître leur fonctionnement. Tout d’abord, il est important de savoir qu’il n’existe pas « une » batterie de Lithium. À la place, il y a une variété de systèmes de stockage d’énergie différents dans lesquels le lithium est utilisé à l’état pur ou sous forme liée. Plus précisément, une distinction est faite entre les cellules lithium-ion primaires (non rechargeables) et secondaires (rechargeables). Dans l’usage courant, on se réfère généralement à ces dernières lorsque l’on parle de batteries lithium-ion, ou mieux encore, d’accumulateurs lithium-ion.

Schema Lithium-ion

Un bloc de batterie est composé de plusieurs cellules en fonction de la puissance. Chaque cellule Lithium-Ion comprend une électrode positive, l’anode, et une électrode négative, la cathode. Entre elles se trouve un électrolyte conducteur d’ions. Il garantit le transport des ions lithium entre les électrodes pendant le processus de charge ou de décharge. Les accumulateurs Lithium-Ion, dans lesquels un électrolyte liquide est utilisé, constituent la forme la plus connue de dispositifs de stockage d’énergie au lithium. Le séparateur est également un élément important. Il empêche le contact direct entre l’anode et la cathode, et évite ainsi un court-circuit. Lors du déchargement, des ions lithium et des électrons sont libérés du côté de l’anode. Les électrons traversent le circuit externe et effectuent le travail électrique. Pendant ce temps, les ions lithium migrent à travers le liquide électrolytique et à travers le séparateur vers la cathode. Lors du chargement, ce processus est inversé.

Selon le système, la structure et les matériaux utilisés peuvent varier en fonction de la batterie Lithium-Ion. Dans l’accumulateur lithium-polymère, l’électrolyte est incorporé dans la structure moléculaire d’un film polymère. Cela permet de se passer d’un séparateur indépendant. Les batteries au lithium-polymère ne peuvent délivrer que de faibles courants de décharge. Cependant, le film polymère a un design plat, ce qui explique pourquoi ce stockage d’énergie est particulièrement utile pour les téléphones et ordinateurs portables. La batterie au lithium à film mince est un accumulateur d’énergie dans lequel l’électrolyte est remplacé par un gaz à conduction ionique. Cela permet d’utiliser du lithium-métal et donc une densité d’énergie extrêmement élevée. Aujourd’hui, cette technique est une partie importante de la recherche sur les accumulateurs lithium.

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES D’UNE BATTERIE LITHIUM-ION

Les entreprises doivent préparer et mettre à disposition une fiche de données de sécurité pour les batteries au lithium. Elle contient généralement de précieuses informations sur le stockage et la manipulation des batteries. Toutefois, on peut aussi souvent trouver des informations sur la composition chimique, qui renseignent sur la dangerosité du produit. Fondamentalement, une pile au lithium peut être divisée en anode (électrode positive), électrolyte liquide et cathode (électrode négative).

Le graphite (C) est généralement utilisé comme matériau anodique, qui n’est pas soumis à un étiquetage obligatoire conformément au règlement SGH.

De nombreux matériaux différents sont utilisés pour la cathode. La composition exacte du matériau de la cathode détermine de manière significative des propriétés telles que la durée de vie, les temps de charge et les performances. Le fer, le manganèse, le dioxyde de cobalt ou le nickel sont souvent utilisés dans la cathode.

L’électrolyte liquide est constitué d’un solvant organique et d’un sel conducteur. Bien qu’il existe une grande variété de solvants possibles, l’hexafluorophosphate de lithium (LiPF6) est presque exclusivement utilisé comme sel conducteur.

Liquide électrolytique = solvant organique + sel conducteur (LiPF6)

La composition chimique exacte du mélange de solvants en question est généralement un secret de fabrication. Toutefois, en consultant les différentes fiches techniques, on peut obtenir un aperçu des composants utilisés. Les points d’éclair des composants du solvant vont de +160°C à une température partiellement inférieure à 0°C. Cela explique l’instabilité thermique d’une batterie au lithium.

Le sel conducteur contient du fluor (F), entre autres. La libération d’acide fluorhydrique (HF) sous forme non concentrée peut entraîner diverses situations dangereuses dans une batterie au lithium endommagée.

QUELS SONT LES DANGERS DES BATTERIES LITHIUM-ION ?

Avec les normes de fabrication actuelles, les batteries au lithium sont considérées comme relativement sûres. En règle générale, le fabricant effectue différents tests de sécurité avant de mettre les produits (en série) sur le marché. Par exemple, le transport de batteries lithium-ion est autorisé seulement si un certificat de test conforme à la section 38.3 du Manuel d’épreuves et de critères de l’ONU est fourni. Pour obtenir ce certificat, il faudra effectuer avec succès une série de tests dans lesquels les batteries sont testées dans diverses conditions de transport. Celles-ci incluent notamment :

  • Simulation d’altitude
  • Test thermique
  • Vibrations
  • Coups
  • Court-circuit externe
  • Test d’impact / de compression
  • Surcharge
  • Décharge forcée

Étant donné que les batteries utilisées lors de ces tests peuvent être sollicitées au-delà de leurs limites de charge, elles sont soumises à des mesures de sécurité particulières.

Afin d’augmenter la sécurité des batteries Lithium-Ion, les fabricants peuvent déjà les équiper avec divers dispositifs de sécurité au niveau cellulaire. Si un électrolyte inflammable est utilisé à l’intérieur de la cellule, des additifs ignifuges peuvent par exemple être ajoutés pour assurer une meilleure protection. Le stockage de l’accumulateur dans un boîtier résistant à la corrosion avec de la mousse ignifuge peut également être une mesure efficace.

Néanmoins, il est important de faire particulièrement attention aux batteries Lithium-Ion, car elles peuvent toujours provoquer des incendies dangereux. Par exemple, si les batteries Lithium-Ion sont mal manipulées ou stockées, elles peuvent poser un risque de sécurité important. Le danger provient d’abord de la conception même de la batterie. La rencontre entre des matériaux à haute densité énergétique et des électrolytes très inflammables est l’exemple même d’un mélange dangereux. Cela devient particulièrement dangereux lorsqu’une batterie au lithium libère de manière incontrôlée l’énergie qu’elle a stockée. Car dès que la chaleur générée dépasse le point de fusion du séparateur, une réaction en chaîne incontrôlable se produit, le redouté « emballement thermique ».

L’EMBALLEMENT THERMIQUE, OU « THERMAL RUNAWAY »

L’énergie thermique élevée conduit d’abord à l’évaporation de l’électrolyte, créant ainsi de la chaleur supplémentaire et des gaz combustibles. Si la pression dépasse un certain point, les gaz inflammables sont libérés et forment un mélange inflammable avec l’air : des flammes apparaissent à l’extérieur de la batterie. Le courant thermique d’une seule cellule suffit à chauffer les cellules voisines du bloc de batterie jusqu’à une forte réaction en chaîne aux conséquences graves. Une fois cette réaction en chaîne enclenchée, il ne faut que quelques minutes pour que la batterie brûle de manière explosive. De tels incendies avec des batteries au lithium sont difficiles à contrôler et le feu se propage rapidement. Les pompiers n’ont souvent pour tâche que de protéger les zones avoisinantes.

Courbe de l'emballement thermique

CAUSES FRÉQUENTES D’INCENDIE

En fonctionnement normal, les batteries au lithium sont considérées comme sans risque. Cependant, cela n’est vrai que si tout le monde sait les utiliser correctement. Si les batteries lithium-ion sont mal manipulées ou mal stockées, par exemple, elles peuvent présenter un risque important pour la sécurité. On ne peut pas toujours exclure d’emblée les défauts techniques à l’usine.

CES TROIS ASPECTS SONT PARTICULIÈREMENT DANGEREUX :

SURCHARGES ÉLECTRIQUES

DOMMAGES MÉCANIQUES

SURCHARGES THERMIQUES

SURCHARGES ÉLECTRIQUES

Un risque typique lors de la manipulation des batteries au lithium est à vrai dire assez courant, à savoir la charge et la décharge. Une surcharge électrique peut se produire ici pour plusieurs raisons, par exemple avec l’utilisation d’un chargeur inadapté.

Suite à une décharge complète, un incendie peut également s’enclencher. Si les batteries lithium-ion ne sont pas utilisées pendant une longue période, elles peuvent se décharger complètement. Des conditions de stockage incorrectes, par exemple, un stockage en dehors de la température recommandée par le fabricant, peuvent favoriser cet effet (par exemple, les températures extérieures froides, notamment pendant les mois d’hiver). Dans ce cas, le liquide électrolytique se décompose et par conséquent, des gaz facilement inflammables se forment. Si l’on tente ensuite de recharger les batteries complètement vidées, l’énergie fournie ne peut plus être convertie correctement en raison du manque de fluide électrolytique. Cela peut provoquer un court-circuit ou un incendie.

DOMMAGES MÉCANIQUES

Lors de la manipulation de batteries lithium-ion, il y a toujours un risque d’endommagement. Des collisions avec des véhicules en marche, une chute sur un sol dur ou une compression dans des conditions de stockage incorrectes ne sont que quelques exemples de dommages mécaniques. En cas de déformation des cellules, cela peut entraîner un court-circuit interne et un incendie de la batterie. De plus, les impuretés dans la production des cellules elles-mêmes ne peuvent pas être exclues à 100%. Dans de rares cas, il est possible que des particules faussement libérées dans la cellule pendant la production les endommagent de l’intérieur avec le temps. Ici aussi, des courts-circuits internes peuvent se produire.

SURCHARGES THERMIQUES

Les sources de chaleur ou d’énergie externes peuvent chauffer les batteries au lithium et donc provoquer un incendie à cause de la surcharge thermique. Les sources de danger typiques sont, par exemple, les feux ouverts, les pièces de machines chaudes ou le stockage en plein soleil.

Les contraintes thermiques peuvent affecter non seulement la durée de vie des batteries lithium-ion, mais aussi leur sécurité. N’exposez pas directement et durablement les accumulateurs à des températures élevées ou à des sources de chaleur. Cela inclut également la lumière directe du soleil. L’exposition prolongée au froid doit également être évitée, car elle favorise les décharges profondes lors de l’utilisation. Si des batteries profondément déchargées sont ensuite reconnectés à un chargeur, un incendie peut également se déclarer. Respectez donc les températures de fonctionnement et de stockage recommandées par le fabricant.

Le contact avec l’humidité (par ex. précipitations, condensation ou éclaboussures d’eau) peut provoquer un court-circuit de l’accumulateur. C’est pourquoi vous devez toujours stocker les batteries au lithium dans un endroit sec et les protéger de l’humidité pendant le transport et l’utilisation.

L’une des causes les plus fréquentes d’incendie de batteries, surtout à la maison, est l’utilisation de chargeurs incompatibles. Celles-ci peuvent, par exemple, avoir une tension plus élevée que celle nécessaire à la batterie et la détruire. Par conséquent, n’utilisez que des chargeurs destinés à être utilisés avec votre modèle de batterie.

En plus de l’utilisation de chargeurs incorrects, il existe d’autres risques lors du processus de charge. Ne chargez pas les batteries au lithium pendant de longues périodes lorsqu’elles ne sont pas utilisées. En outre, les objets inflammables à proximité ne sont pas une bonne idée. Si possible, placez la batterie sur un sol en béton ou en carrelage pendant la charge. Si vous souhaitez stocker des batteries par la suite, un niveau de charge d’environ 30% est recommandé. Cela réduit la quantité d’énergie pouvant causer des dommages en cas d’urgence. Attention : Il doit toujours y avoir un certain niveau minimum de charge pour éviter une décharge profonde. Dans ce cas-là, suivez les instructions du fabricant.

Les dommages mécaniques peuvent entraîner la déformation des cellules à l’intérieur de la batterie et provoquer des courts-circuits internes. Par conséquent, assurez-vous que les accumulateurs lithium-ion ne soient exposés à aucun choc, coup ou des collisions. Si quelque chose devait arriver, les batteries endommagées ne devraient plus être utilisées, mais enlevées immédiatement, stockées séparément et éliminées de façon appropriée. Par mesure de précaution, vous devez également fixer les pôles des batteries endommagées, par exemple à l’aide de capuchons polaires. Bien entendu, les batteries au lithium ne doivent pas être démontées, ouvertes ou écrasées.

LUTTE CONTRE LES INCENDIES DE BATTERIES AU LITHIUM

Que faire en cas d’incendie ? Les incendies de batteries lithium-ion sont considérés comme très difficiles à combattre. Les tentatives d’extinction des incendies avec des agents inertes classiques sont généralement infructueuses, car les batteries au lithium produisent elles-mêmes l’oxygène nécessaire à l’incendie. Lors du choix de l’agent d’extinction approprié, la taille et la quantité des batteries, mais aussi les conditions de fonctionnement jouent tout un rôle. En général, il est important d’évaluer les risques et les dangers individuels présents dans l’entreprise et de développer un concept d’extinction et de protection contre l’incendie approprié en coopération avec des experts et des assureurs.

EXTINCTION PAR L’EAU

Les avis divergent quant à l’utilisation de l’eau comme agent d’extinction. Le lithium étant très réactif, certains déconseillent de le mettre en contact avec l’eau. Cependant, des recherches récentes suggèrent que de plus grandes quantités d’eau sont capables de contenir et de combattre efficacement les incendies de lithium. Les explications données ici incluent l’effet de refroidissement, qui ralentit la réaction des cellules. Néanmoins, les grandes batteries, par exemple celles des voitures électriques en feu, représentent régulièrement un énorme défi pour les services d’incendie. Cela s’explique facilement par la structure d’une batterie de traction :

Fondamentalement, une grande batterie de traction se compose de nombreuses petites cellules qui sont reliées entre elles. Si une seule cellule chauffe, dans le pire des cas au milieu du module, les cellules voisines sont inévitablement chauffées elles aussi. Il en résulte une réaction en chaîne, qui conduit à une libération d’énergie beaucoup plus importante. Si la réaction en chaîne a été déclenchée à partir du centre de la batterie, il est presque impossible de l’atteindre avec un agent d’extinction, par exemple de l’eau, et donc d’arrêter ou de contenir la réaction. Si l’on essaie maintenant de refroidir un tel module, l’eau n’atteint que les couches extérieures ou le boîtier des batteries. La situation est différente avec les petits modules, où moins de cellules sont utilisées. Ici, le refroidissement externe a généralement un effet direct sur les cellules en réaction.

Cependant, une quantité d’eau nettement plus importante est nécessaire pour combattre l’incendie que dans les incendies classiques. Afin d’éteindre plus rapidement et, si possible, de réduire la quantité d’eau nécessaire, divers additifs peuvent être ajoutés à l’eau d’extinction. En cas de réaction, il y a également un risque que des substances nocives telles que l’acide chlorhydrique ou fluorhydrique soient sécrétées à l’intérieur de la cellule. Elles peuvent se présenter, par exemple, sous forme de vapeurs et nuire aux personnes par contact avec la peau ou par inhalation. Pendant le processus d’extinction, ils peuvent être dilués par l’eau d’extinction, s’infiltrer dans le sol (si aucun dispositif de rétention approprié n’est disponible) et causer des dommages environnementaux.

TECHNOLOGIE D’EXTINCTION PAR AÉROSOL

Une autre possibilité d’utiliser une technique d’extinction pour les feux de lithium est la technique d’extinction par aérosol. Il s’agit d’un système technique opérationnel en permanence qui est utilisé pour éteindre l’incendie jusqu’à ce que les pompiers arrivent pour l’éteindre définitivement. La technologie d’extinction fonctionne conformément à la norme EN 15276-10 sans ajout d’eau. Le générateur d’extinction interrompt effectivement le processus de combustion chimique dans un délai de 4,5 à 15 secondes (selon le modèle) lorsque la température augmente. Cette technologie est respectueuse de l’environnement et compatible avec l’homme (non nocive, ne déplaçant pas l’oxygène) et est, entre autres, répertoriée comme « agent d’extinction de substitution HALON » officiel par l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis (U.S.EPA). En raison du faible poids / volume d’installation et du fait qu’aucune tuyauterie n’est nécessaire, une installation facile et rapide est possible. Les coûts d’investissement et de suivi restent également faibles, car la technologie d’extinction par aérosol ne nécessite aucun entretien et a une longue durée de vie.

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