Risques d’incendie des batteries lithium et solutions

L’actualité nous rappelle régulièrement que les batteries lithium peuvent être dangereuses. Aucun engin n’est épargné : trottinettes, gyroroues, skates électriques, tout y passe.

Le but de cet article n’est pas de faire peur, mais de vous faire prendre conscience des risques en cas de problème. Nous détaillerons les principaux points et la conduite à tenir pour rester en sécurité.

Déjà, il faut réduire la liste des risques car certains problèmes ne vous concernent pas vu qu’il existe différentes chimies de batteries lithium :

1. En général, vous avez une batterie lithium-ion, sinon une lithium-polymères (LiPo) ;
2. Vous verrez des reportages sur des batteries où il ne faut surtout pas utiliser de l’eau (feux de métaux). Ce sont les batteries Lithium Métal Polymère (LMP) qui se retrouvent par exemple sur les 2 bus qui ont brûlé en 2022 à Paris. Dans ce cas, il est préférable de laisser la batterie se consumer ;
3. Les lithium-fer-phosphate (LiFePo4)
4. D’autres solutions alternatives comme le sodium.

Quand un incendie se déroule à l’extérieur, les dommages sont limités et la solution est plutôt simple : laisser brûler (tout en prévenant les pompiers).

Les soucis sont nettement plus importants lorsque la batterie est dans un lieu clos comme le domicile ou le garage. Le risque de propagation de l’incendie est nettement plus important, avec malheureusement des conséquences qui peuvent être dramatiques.

Découvrez en détail la liste des sinistres médiatisés en France dans notre article :

Incendie Batterie Lithium – état des lieux et perspectives d’évolution

Autre précision, les fumées dégagées sont très toxiques, il ne faut donc pas les respirer.

Si vous n’avez pas le courage de tout lire, passez directement à la conclusion !

Batteries lithium-ion, de la théorie à la réalité

Plusieurs systèmes de protection existent pour les batteries lithium-ion. Ils se situent à 2 niveaux : les cellules lithium-ion et le BMS (Battery Management System, le circuit qui gère la charge et la décharge de la batterie).

Cette carte électronique gère la charge et la décharge des cellules de la batterie en fonction des différents paramètres de fonctionnement (intensité de décharge, tension minimale, température…). Les fonctionnalités / sécurités évoluent en fonction du prix. Certains fabricants permettent même de lire toutes ces informations sur le smartphone.

Source

 

Les causes des incendies sur les batteries lithium

Un petit avertissement : si vous ne savez pas exactement ce que vous faites, vous ne devez pas modifier la partie électrique de votre engin. Nous vous déconseillons de fabriquer ou modifier un pack de batterie.

Les causes de l’emballement thermique peuvent être multiples :

Tension trop élevée, surcharge, surintensité, court-circuit interne à la cellule ou externe, température trop élevée, pack endommagé physiquement, charge après une décharge profonde

… et la corrosion. N’hésitez pas à relire notre précédent article “Rouler par temps humide ? Attention aux conséquences…“

Quelques exemples à ne SURTOUT pas reproduire dans cette vidéo :

Le pôle des mesures physiques et sciences de l’incendie du LCPP (Laboratoire Central de la Préfecture de Police) explique les éléments suivants :

“Les batteries Li-ion combinent la mise en œuvre d’électrodes fortement oxydantes et réductrices en contact avec un électrolyte organique inflammable. Les électrodes, notamment l’électrode positive, peuvent devenir instables à des températures élevées (> 200 °C). De plus, les solvants composant l’électrolyte possèdent des pressions de vapeurs relativement importantes à des températures modérées.

Des conditions inhabituelles et/ou abusives d’utilisation (surcharge, court-circuit, présence d’une source de chaleur extérieure …) peuvent donc provoquer des augmentations brutales de température pouvant conduire à des feux, explosions ou dégagements de produits toxiques. La température à l’intérieur d’une cellule est déterminée par l’équilibre entre la chaleur générée et celle dissipée par celle-ci.

Lorsqu’une cellule atteint une certaine température (en général de l’ordre de 130 à 150 °C), des réactions chimiques exothermiques se produisent entre les électrodes et l’électrolyte, ce qui contribue à augmenter d’autant plus la température. Si la chaleur produite ne peut pas être dissipée suffisamment par la cellule, les réactions s’accélèrent alors, provoquant une augmentation rapide de la température, pouvant conduire au phénomène d’emballement thermique. Les batteries ont une faible capacité à dissiper la chaleur et sont donc fortement sujettes à l’emballement thermique.

La pression générée par la vaporisation de l’électrolyte peut ensuite conduire à des défaillances mécaniques à l’intérieur de la cellule pouvant provoquer la rupture de son enveloppe extérieure.

Cette perte de confinement est alors à l’origine de fuite de l’électrolyte, produit toxique, inflammable et corrosif, sous forme liquide, mais également gazeuse. Les vapeurs ainsi générées et mélangées avec l’air peuvent alors former une atmosphère explosive (ATEX). Celle-ci est susceptible de s’enflammer au contact d’une source d’inflammation du type étincelle ou surface chaude, souvent présente à l’intérieur d’un véhicule. Il en résulte alors une explosion provoquant des effets thermiques et des effets de pression.

De plus, les sels d’électrolyte dégagent des fumées particulièrement toxiques et corrosives contenant du phosphore, du fluor et du lithium.

En cas de chauffage externe, l’emballement thermique est inéluctable, quel que soit l’état de charge électrique de la batterie, si la source de chauffage externe n’est pas interrompue à temps.”

Autre point important : plus la batterie est chargée, plus la puissance de l’incendie sera forte.

L’intervention des pompiers sur un véhicule électrique

En pratique, il y a d’abord une émanation de gaz, puis des fumées. Et si la température est trop élevée, l’incendie se développe, jusqu’à l’emballement thermique.

Il faut arriver à refroidir toutes les cellules lithium-ion du pack de la batterie. “Son immersion est la solution la plus efficace” (source ENSOSP).

“Lors d’un emballement thermique de batterie lithium, un dégagement sous forme gazeuse se produit. Ce gaz, très corrosif et toxique, est caractérisé par une odeur âpre et irritante.”

“Une des caractéristiques d’un emballement thermique de batterie Li-ion est la possibilité de ré-inflammation du pack concerné, après un délai pouvant dépasser les 24h. Il conviendra donc, de mettre en œuvre les solutions techniques susceptibles de limiter un tel phénomène, s’il devait se produire, et/ou empêcher ce phénomène de se produire.

Les solutions proposées par les industriels de la sécurité incendie

Conscients des problèmes, les industriels de la sécurité incendie innovent avec de nouveaux moyens de protection et d’extinctions.

Le détecteur de fumées

Ils sont maintenant obligatoires dans les logements, mais il est conseillé d’en avoir un au plus proche de l’endroit où vous chargez votre batterie.

Dès le début d’incendie, ce détecteur vous avertira. Et il vous faudra réagir vite… surtout si le problème apparaît en pleine nuit.

Vous avez le choix parmi les détecteurs, un modèle classique fera parfaitement l’affaire.

Le sable sec, la vermiculite

En attendant de faire recycler une batterie défectueuse ou en fin de vie, elle peut être facilement sécurisée dans de la vermiculite ou dans du sable de rivière (sec), en quantité suffisante. Ces matériaux incombustibles (A1, M0) peuvent éviter la propagation.

La couverture anti-feu

Une couverture ignifugée peut être déployée rapidement en cas d’incendie. Elle devrait ralentir la propagation d’un feu, en attendant l’intervention des services de secours. Confectionnées avec des textiles techniques haute performance, les solutions les plus performantes peuvent supporter les très hautes températures.

Exemple sur un véhicule thermique :

Les extincteurs ?

Sur un feu de classe A ou B, l’utilisation d’un extincteur (prévu pour ces types de feu) peut permettre d’éteindre un début d’incendie ou de limiter la propagation du feu jusqu’à la mise en œuvre de moyens de lutte plus puissants. Ne pas oublier qu’un extincteur nécessite une révision périodique pour rester opérationnel.

Mais… les batteries étant intégrées et protégées dans l’EDPM, l’agent d’extinction ne pénètre pas de manière efficace à l’intérieur de l’équipement. De plus, la plupart des victimes n’arriveront pas à intervenir en sécurité au cœur des fumées fortement toxiques (oxydes de carbone, fluorure d’hydrogène, acide chlorhydrique, formaldéhyde, benzène, styrène…), le port d’un Équipement de Protection Individuelle étant indispensable dans un bâtiment clos ou semi clos.

Plus d’informations avec Euralarm : guide sur les solutions intégrées de protection contre l’incendie pour les batteries Lithium-Ion de mai 2022

Conclusion

Limiter les risques et être prévenu d’un problème

• Acheter un engin fiable et conçu pour rouler sous la pluie. Choisir un modèle conforme aux normes européennes (certificat de conformité NF EN pour lesquels des tests de qualité électrique auront été effectués) ;
• N’oubliez pas de faire entretenir votre engin ;
• Zone de recharge :
  • Pas d’objets inflammables autour de l’engin ;
  • Avoir un détecteur de fumée à proximité de votre emplacement de charge ;
• Ne jamais laisser son appareil en charge toute la nuit (vous pouvez utiliser une prise commandée qui laissera votre engin charger un certain nombre d’heures) ;
• Déployer une couverture anti-feu dès le début de charge, en préventif. Son chargeur doit rester bien refroidi, en dehors de toute protection thermique.

Si vous sentez une odeur désagréable qui sort de la batterie ou de votre engin

• Couper le contact et ne plus utiliser l’engin ;
• Lors de la recharge, débrancher immédiatement toute source d’alimentation ;
• Faites-le rapidement vérifier par un professionnel. En attendant, rangez-le en prenant en compte le risque qu’il puisse brûler.

S’il y a de la fumée, si un feu se déclare

• APPELER LES POMPIERS ;
• Débrancher immédiatement toute source d’alimentation ;
• Si vous avez un extincteur, essayer de l’utiliser SANS VOUS METTRE EN DANGER ;
• Ne pas respirer les fumées toxiques ;
• Si c’est en intérieur, sortir du logement en prenant soin de refermer la porte après vous.

Après un incident

• La batterie reste dangereuse pendant plusieurs heures après l’intervention des pompiers. Isoler l’engin dans un lieu où il ne présentera pas de risque.

Nous remercions l’État-Major des pompiers de Paris (BSPP), l’INRS, les sociétés CNPP, CHAVANON Conseil, Prevsecurite62 et Protech Sentinel pour les informations fournies.

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