Pourquoi une batterie de téléphone peut-elle exploser: un regard plus profond

9to5Mac a récemment signalé un cas dans lequel un cycliste avait été brûlé au troisième degré à la jambe à cause de l'incendie de son iPhone 6. La nouvelle de piles de téléphone spontanément incendiaires n’est pas nouvelle, elle a déjà été largement couverte, de même que d’horribles photos de victimes brûlées. Pourtant, l’air n’est pas clair et nous tenterons d’expliquer le phénomène scientifique qui a provoqué les explosions, à l’exception de toutes les photos qui pourraient vous rendre nauséeux.

La technologie de base de la batterie dans les smartphones n'a pas connu d'avancée révolutionnaire au cours des deux dernières décennies, mais tout ce qui l'entoure a progressé à pas de géant. Que ce soit pour la gestion de la batterie, des méthodes de charge ou même pour les câbles avec circuits intégrés, nous alimentons nos batteries de la manière la plus sophistiquée qui soit.

La question qui se pose est donc de savoir pourquoi nous ne pouvons empêcher ces maudites batteries de s’engloutir et de laisser échapper quoi que ce soit à proximité dans la fumée et les flammes. Eh bien, pour répondre à cette question, nous devons plonger dans la science au lycée, non pas jusqu'au cou, mais à la hauteur de la taille.

Les batteries au lithium-ion sont «serrées»

La structure de la batterie Li-ion joue un rôle très important dans la compréhension de la raison pour laquelle les batteries Lithium-ion émettent autant d’avertissements. Comme indiqué dans l'image ci-dessous, Anode & Cathode, les deux composants de base de la batterie sont sous forme de feuilles. Une feuille de séparateur poreuse est présente entre les deux pour éviter les courts-circuits. Cette combinaison complète de cathode-séparateur-anode est empilée plusieurs fois dans l'épaisseur de quelques mm de la batterie de votre smartphone.

Cet emballage compact permet une capacité de plusieurs milliers de mAh en quelques millimètres d'épaisseur, mais constitue également une recette inévitable en cas de catastrophe, comme nous le verrons bientôt.

Le fléau: fugue thermique

Dans toute batterie, si l'anode et la cathode entrent en contact direct, un court-circuit se produit. Ceci est mauvais pour la batterie car il augmente la température interne de la batterie. Et dans le cas de batteries Li-ion, la situation est encore pire car cela entame un cycle d’autodécharge, augmentant encore la température. C'est ce qu'on appelle «fugue thermique». Et cela agit comme un précurseur aux explosions.

Ici, la structure compacte des batteries Lithium Ion est son propre ennemi, car les anodes cathodiques sont séparées par un séparateur très fin. De plus, la haute densité énergétique des batteries Li-ion agit comme un combustible pour le feu, une fois que Thermal Runaway a démarré.

Les principales raisons pour lesquelles il pourrait exploser

Ces gaz générés provoquent une accumulation de pression à l'intérieur de la batterie, entraînant une explosion.

Un court-circuit dans une batterie ne se produit pas tout seul. Un certain nombre de facteurs allant du processus de fabrication aux facteurs externes, tels que l'environnement de chargement et de travail, sont responsables, qui sont détaillés ci-dessous.

Défauts de fabrication

Le premier de la liste des causes qui font que votre batterie se développe est la qualité et le processus de fabrication. C’est aussi la cause dominante qui fait écho au fait que les batteries et les téléphones moins chers y sont plus sensibles. Bien que la fabrication d'une pile Li-ion ne soit pas une science sidérurgique, un certain niveau de CQ doit encore être maintenu car les matériaux utilisés sont dangereux et instables (Lithium).

Les batteries les moins chères utilisent généralement un séparateur de qualité inférieure, qui se dégrade rapidement, provoquant un court-circuit. De telles batteries ne sont pas non plus assemblées dans des environnements propres, ce qui entraîne le dépôt de particules autour des bornes, ce qui conduit à un court-circuit. Le boîtier externe n’est pas non plus à la hauteur et est insuffisant pour supporter des forces et des impacts contondants.

Pratiques de charge

Garder votre téléphone en charge pendant la nuit ou le vider à 1%? Si vous faites ces deux choses, ne vous inquiétez pas, votre téléphone ne sera pas grillé, mais affectera la santé de votre batterie au fil du temps. Les batteries Li-ion sont pacifiques dans la gamme de 3, 7 à 4, 2 volts, mais les charger plus de 5 volts ou les décharger en dessous de 3, 2 volts les provoquera.

Aujourd'hui, tous les smartphones ont des circuits intégrés pour éviter que la tension ne dépasse les limites, mais encore une fois, dans les versions moins chères et non standard, ces circuits sont les premiers à fonctionner. Les chargeurs non standard présentent également le même danger, d’autant plus qu’ils impliquent l’alimentation secteur, qui peut être mortelle pour vous ainsi que votre batterie.

Utilisateurs d'iPhone: Nous avons un guide dédié pour charger les iPhones de la bonne manière.

Dommages physiques

Si nous examinons l'historique des étuis de téléphone frits, la cause première est généralement considérée comme étant la batterie du téléphone non standard ou factice. Mais comme un iPhone est le coupable dans la présente affaire, nous pouvons l'exclure. Ce qui semble en être la cause probable est l’impact brutal de la chute, entraînant la rupture du séparateur et un court-circuit à grande échelle. C'est pourquoi il vous est conseillé de ne pas enfoncer votre téléphone dans un état de colère extrême.

Batterie smasher

Enfin, il faut aussi parler un peu de chaleur. Une batterie parfaitement fine et de haute qualité subira également une fugue thermique si la température extérieure reste supérieure à 60 degrés Celsius pendant une période prolongée. Évitez donc de placer votre téléphone près de cheminées, de radiateurs individuels ou au soleil pendant une période prolongée.

Le tableau suivant de BatteryUniversity vous indique les températures sûres.

Mais pourquoi l'explosion?

Sans entrer davantage dans les détails techniques, lorsque, pour l’une des raisons susmentionnées, l’échauffement thermique se produit, la chaleur à l’intérieur de la batterie augmente. De plus, en raison du phénomène inhérent à Runaway, la chaleur à l'intérieur peut atteindre jusqu'à 150 degrés Celsius (302 F).

À cette température, le séparateur entre les feuilles fond, ce qui provoque un court-circuit à plus grande échelle.

Le séparateur de fusion et l'électrolyte surchauffé subissent des réactions chimiques très complexes produisant des gaz. Ces gaz générés provoquent une accumulation de pression à l'intérieur de la batterie, entraînant une explosion. Mais ce n'est pas toujours le résultat, parfois, la batterie peut tout simplement se gonfler et tomber en panne.

1. Utilisez un extincteur au halon, un halon de remplacement ou de l'eau pour éteindre l'incendie et empêcher sa propagation à d'autres matériaux inflammables.

2. Après avoir éteint le feu, éteignez l'appareil avec de l'eau ou un autre liquide non alcoolique pour le refroidir et éviter que des cellules de batterie supplémentaires n'atteignent un emballement thermique.

Et dans tous les cas malheureux, si une batterie de votre voisinage décide de commencer l'auto-combustion, suivez les conseils ci-dessus de la FAA (fichier PDF) pour éteindre l'incendie.

Alors qu'avons-nous appris?

Nous pouvons en conclure que les batteries et les composants défectueux jouent un rôle majeur dans les défaillances. Les chargeurs et câbles bon marché sont également responsables. Mais garder votre téléphone branché pendant des périodes prolongées ne causera pas cela. Et les batteries endommageant délibérément, bien celles-ci entrent dans la catégorie Idiots au travail à propos de laquelle rien ne peut être fait. De plus, chaque batterie défectueuse ne se transforme pas en TNT, certaines ne font que se gonfler, fuir ou cesser de fonctionner.

J'espère que cet explicateur a répondu à la question en titre, scientifiquement. Si vous avez encore plus de questions brûlantes, n'hésitez pas à nous envoyer des commentaires via ping. Chargement heureux et en toute sécurité.

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