Pourquoi les batteries lithium-ion des véhicules électriques présentent-elles un risque d’incendie


General Motors Co a étendu le rappel de ses véhicules électriques Chevrolet Bolt en raison d’un risque d’incendie lié aux cellules de batterie lithium-ion de type pochette fabriquées par LG en Corée du Sud.

Le rappel, le deuxième important concernant des batteries fabriquées par LG Cheml’unité de batterie de Solution énergétique LG

(LGES) souligne les défis auxquels sont confrontées les entreprises de batteries pour fabriquer un produit stable pour alimenter les voitures électriques.

COMMENT FONCTIONNE UNE BATTERIE LITHIUM-ION ?
Les cellules se présentent sous différentes formes et tailles, mais la plupart comportent trois éléments clés : les électrodes, l’électrolyte et le séparateur.

Les électrodes stockent le lithium. L’électrolyte transporte les ions lithium entre les électrodes. Le séparateur empêche l’électrode positive d’entrer en contact avec l’électrode négative.

L’énergie, sous forme d’électricité, est déchargée de la cellule de batterie lorsque les ions lithium s’écoulent de l’électrode négative, ou anode, vers l’électrode positive, ou cathode. Lorsque la cellule se charge, ces ions circulent dans la direction opposée, de la cathode à l’anode.

Pourquoi le Li-Ion présente-t-il un risque d’incendie
Les batteries lithium-ion, qu’elles soient utilisées dans des voitures ou des appareils électroniques, peuvent prendre feu si elles ont été mal fabriquées ou endommagées, ou si le logiciel qui fait fonctionner la batterie n’est pas conçu correctement.

La principale faiblesse des batteries lithium-ion dans les voitures électriques est l’utilisation d’électrolytes liquides organiques, qui sont volatils et inflammables lorsqu’ils fonctionnent à haute température. Une force externe telle qu’un accident peut également entraîner une fuite de produits chimiques.

« Pour les incendies de véhicules électriques, il a toujours été très difficile d’identifier la cause exacte de l’incendie, car il est extrêmement difficile de » reconstituer « l’incendie dans les mêmes conditions », a déclaré Kim Pil-soo, professeur d’ingénierie automobile à Université Daelim.

De plus, les autorités, les constructeurs automobiles et les fabricants de batteries ne divulguent souvent pas le risque exact pour la sécurité.

Qu’est-ce qui a causé les incendies sur Bolts et Konas
En février, le ministère sud-coréen des Transports a déclaré que certains défauts avaient été trouvés dans certaines cellules de batterie fabriquées dans l’usine LGES en Chine et utilisées dans les voitures électriques de Hyundai Motor, y compris la Kona EV. Le rappel de Hyundai a coûté environ 1 000 milliards de wons (854 millions de dollars).

DG a déclaré que les batteries fournies par LG pour les Bolt EV et Bolt EUV peuvent présenter deux défauts de fabrication – une languette d’anode déchirée et un séparateur plié – présents dans la même cellule de batterie, ce qui augmente le risque d’incendie.

Avantages et inconvénients des différents types de batteries utilisées dans les voitures
Les trois types de batteries lithium-ion actuellement utilisées dans les voitures électriques – cylindriques, prismatiques et de type poche – ont fondamentalement les mêmes fonctionnalités, mais chacune a des avantages et des inconvénients.

Les batteries cylindriques et prismatiques sont enrobées de matériaux durs. Les types de poche utilisent des feuilles flexibles scellées et sont protégés par de minces sacs métalliques.

La technologie utilisée dans les batteries cylindriques est ancienne et donne des résultats cohérents. Ces cellules peuvent résister à une pression interne élevée sans se déformer. Ils sont également moins chers, ce qui les rend idéaux pour la production de masse. Mais ils sont plus lourds et leur forme empêche les cellules d’être emballées aussi densément qu’avec d’autres formes de batterie. Tesla Inc utilise principalement des batteries cylindriques, certaines fournies par LGES.

Les batteries prismatiques sont considérées comme plus sûres et plus légères que les cellules cylindriques et, parce qu’elles sont rectangulaires, peuvent être plus densément emballées. Ils optimisent mieux l’espace que les cellules cylindriques, mais sont généralement plus chers et ont un cycle de vie plus court. Ils peuvent aussi gonfler.

Par rapport aux cellules cylindriques et prismatiques, les cellules de batterie de type poche permettent une fabrication de cellules plus légères et plus fines, ainsi qu’une flexibilité de conception pour différentes capacités et exigences d’espace pour différents modèles de véhicules. Cependant, ils sont vulnérables au gonflement et sont plus vulnérables aux collisions, ce qui pose un plus grand risque d’incendie.

GM et Hyundai Motor utilisent des cellules de batterie de poche de LG Energy Solution (anciennement LG Chem). Volkswagen a annoncé plus tôt cette année qu’il passerait des cellules de style poche fabriquées par LG et SK Innovation Co Ltd à la technologie prismatique.

Y A-T-IL D’AUTRES SOLUTIONS ?

Des entreprises telles que la société chinoise BYD Co produisent des cellules de batterie pour véhicules électriques qui utilisent des cathodes au lithium fer phosphate, qui sont moins sujettes aux incendies, mais ne sont pas en mesure de stocker autant d’énergie que les cellules standard qui utilisent des cathodes nickel cobalt manganèse.

D’autres, dont GM, testent différentes chimies telles que la technologie nickel-cobalt-manganèse-aluminium (NCMA), qui utilise moins de cobalt, ce qui rend les cellules plus stables et moins chères.

Le fabricant chinois de batteries CATL a dévoilé le mois dernier une batterie sodium-ion qui ne contient ni lithium, ni cobalt, ni nickel.

Un certain nombre d’entreprises, dont Toyota Motor Corp, développent également des cellules de batterie avec des électrolytes à l’état solide, ce qui pourrait minimiser les problèmes de surchauffe et les risques d’incendie, mais pourrait prendre encore trois à cinq ans pour être commercialisés.

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