2. Emballement autour du lithium-ion

Un article, paru dans les pages faits divers du quotidien Le Progrès de Lyon du mardi 7 juin, révèle que l’incendie d’une Bolloré Bluecar sur la commune de Villeurbanne a rendu nécessaire l’évacuation d’une école primaire et imposé un vaste périmètre de sécurité. Pourquoi? Parce que les services de secours ne pouvaient pas éteindre le feu sur ce véhicule. En effet, que la cause de l’incendie soit criminelle ou accidentelle (l’enquête est en cours), lorsqu’une batterie lithium-ion entame un processus de combustion, on ne peut pas éteindre le feu avec des moyens conventionnels.

Ce vaste périmètre de sécurité prouve au moins que le SDIS (service départemental d’incendie et de secours) du Rhône est informé des risques relevés par l’Ineris*: « les sels d’électrolyte tels que l’hexafluorophosphate de lithium LiPF6, le tetrafluoborate de lithium LiBF₄, le perchlorate de lithium LiClO4, l’hexafluoroarsenate de lithium LiAsF6 peuvent dégager des fumées particulièrement toxiques et corrosives contenant du phosphore, du fluor et du lithium. Des essais réalisés à l’Ineris ont ainsi montré la formation d’acide fluorhydrique (HF) lors de la dégradation thermique des batteries lithium-ion ». Une fiche de sécurité de l’aéroclub du comité d’entreprise d’Airbus, éditée en février 2015, avertit les pilotes privés: « l’électrolyte des batteries au lithium-ion est un liquide corrosif, donc dangereux en cas de fuite, et qui chimiquement se dégrade, voire se consume lorsqu’il atteint une température voisine de 75 °C ».

Les supercondensateurs sont, selon l’Ineris, tout aussi dangereux en cas d’incendie: « L’acétonitrile C₃H₆N, souvent présent dans l’électrolyte des supercapacités, est facilement inflammable. Il est aussi irritant et nocif par inhalation. En cas d’incendie, des fumées (cyanure d’hydrogène, monoxyde de carbone, oxydes d’azote, etc.) très toxiques et irritantes peuvent être générées par des combustions et des décompositions thermiques. Il faut signaler que l’utilisation d’ACN est interdite au Japon ».

Mais les batteries LMP (lithium métal polymère, comme celles produites par Bolloré) ne sont pas non plus exemptes de dangers: « le lithium métal a la caractéristique de s’enflammer spontanément au contact de l’air. Il réagit violemment au contact de l’eau et provoque alors le dégagement de gaz inflammables, notamment de l’hydrogène. De plus, le lithium présente des dangers lorsqu’il est exposé à la chaleur ou à des flammes. Il s’enflamme à une température supérieure à 180 °C (…). Létat solide de l’électrolyte constitue aussi le désavantage premier des polymères utilisés, car ils conduisent à une conductivité électrique réduite compensée par l’ajout de plastifiants. Cette pratique réduit alors le bénéfice du choix du matériau initial en termes de sécurité [Conte, 2006] (…) Enfin, ce type de technologie facilite la formation de dentrites qui peuvent provoquer des courts-circuits internes. C’est un phénomène correspondant à la formation de plaques ou de filets de lithium sur la surface extérieure de l’anode graphite. Ces plaques de lithium peuvent se développer et atteindre la cathode pour créer un court-circuit ».

Dans le fait divers susmentionné, nous sommes en présence d’un incendie potentiellement criminel, mais le souci est que les batteries lithium-ion peuvent, à l’image de réactions de fission thermonucléaire, s’emballer. Un risque qui n’existe pas pour les supercondensateurs. Cet emballement peut avoir plusieurs causes: température excessive dans les éléments ou dans l’environnement de la batterie, surcharge électrique, court-circuit interne ou externe, écrasement. Plus grave, l’Ineris signale qu’un emballement peut ne pas être immédiat: « (…) un emballement thermique peut-être un processus relativement lent et il peut se déclencher plusieurs heures, voire plusieurs jours après l’évènement initiateur (surcharge, choc, court-circuit). Il est donc particulièrement important de surveiller une batterie ayant subi un tel événement et de contrôler, si possible, l’évolution de sa température. De manière générale, on peut constater (…) que la zone de température et de tensions où la batterie fonctionne en sécurité est relativement étroite. Tout fonctionnement en dehors de cette zone peut conduire à des phénomènes potentiellement dangereux ».

Les hautes températures ne sont pas seules en cause: une charge à température ambiante trop basse (<0 °C) ou à des tensions unitaires trop élevées dans les éléments (> 4,2 V) contribue également à la formation de ces fameuses dentrites. Cela explique les besoins de refroidissement des véhicules à batteries. Les systèmes à refroidissement liquide ou à matériaux à changement de phase seraient plus performants, mais plus complexes que les systèmes à refroidissement par air. Cela impose aussi une maintenance spécifique au niveau de ces circuits de refroidissement et des filtres à air, exigeant, dans la totalité des cas des véhicules actuellement commercialisés, l’adaptation de passerelles dans les garages et ateliers. Au final, un véhicule à batteries demandera davantage d’attentions pour son entretien qu’un trolleybus ou un tramway pour lequel une habilitation aux « courants forts » sera suffisante.