Smartphones, trottinettes, vélos : qu’est-ce que l’emballement thermique, ce phénomène qui transforme les batteries en chalumeau

Les équipements électroniques qui nous entourent peuvent parfois s’avérer dangereux, notamment ceux équipés de batteries lithium-ion. Dans certaines conditions, ces batteries peuvent s’embraser spontanément à cause d’un phénomène appelé emballement thermique. Qu’est-ce que c’est, quand cela se produit-il et comment y faire face ? On vous explique.

Qu’est-ce qu’un emballement thermique ?

Toutes les batteries produisent de la chaleur lorsqu’elles fonctionnent. On peut dire que c’est un sous-produit « normal » de la production d’électricité. Et tant que cette chaleur peut s’évacuer, tout reste sous contrôle.

L’emballement thermique survient lorsque cet équilibre est rompu. À partir d’un certain seuil de température, la chaleur ne se dissipe plus et déclenche des réactions internes en chaîne, générant encore plus de chaleur. La batterie entre alors dans une boucle auto-entretenue : plus elle chauffe, plus la réaction s’accélère. Ce processus peut provoquer un incendie, voire une explosion due à l’évaporation de l’électrolyte, liquide inflammable contenu dans la batterie.

Plusieurs situations peuvent conduire à ce scénario, mais la surcharge en est une cause classique. Les chocs sont aussi un autre facteur de risque. Une chute violente, une batterie écrasée ou perforée peuvent provoquer un court-circuit interne. L’exposition à une forte chaleur peut également conduire à un emballement thermique. Enfin, il y a le vieillissement, qui fragilise les matériaux internes, rendant le système plus vulnérable.

Comment se déroule un emballement thermique ?

Tout commence lorsque la chaleur produite par la batterie ne peut plus être évacuée normalement. À 90 – 120 °C, la couche protectrice de l’anode, appelée Solid Electrolyte Interphase, se dégrade. Cette décomposition produit à son tour de la chaleur.

La température continue alors de monter, et à 130 °C, le séparateur, une membrane microscopique qui empêche le contact entre anode et cathode, commence à fondre. Or, le contact physique entre les deux électrodes provoque un court-circuit interne et libère brutalement l’énergie stockée sous forme de chaleur.

Au-delà de 200 °C, la cathode devient chimiquement instable et libère de l’oxygène. La batterie possède alors désormais tout ce qu’il faut pour brûler : chaleur, combustible et comburant (oxygène). L’électrolyte s’enflamme, les gaz s’accumulent et la pression interne peut provoquer l’ouverture d’une soupape ou l’explosion de la cellule. Des jets de flammes peuvent jaillir, comparables à ceux d’un chalumeau.

Que faire en cas d’emballement thermique ?

Selon ce scientifique sur Amphisciences, en cas d’emballement thermique, la priorité absolue n’est pas de sauver l’appareil, mais de se protéger. En effet, avant même l’apparition de flammes, la batterie libère des gaz toxiques issus de la décomposition de l’électrolyte, dont le monoxyde de carbone, gaz mortel.

Si un départ de feu se produit, il ne faut pas tenter de manipuler l’appareil. Une batterie en emballement peut projeter des flammes ou céder brutalement sous l’effet de la pression interne. La réaction chimique étant auto-entretenue, la situation peut évoluer en quelques secondes.

Par ailleurs, priver la batterie d’oxygène ne suffit pas nécessairement à arrêter l’incendie. Il faut plutôt la refroidir pour faire baisser la température en dessous du seuil critique où les réactions chimiques s’auto-entretiennent. C’est la raison pour laquelle les pompiers utilisent jusqu’à des centaines de litres d’eau lors d’incendies impliquant une seule batterie.

Comment protéger ses appareils ?

La règle d’or : éviter la surchauffe de la batterie. Pour cela, il faut commencer par utiliser un chargeur adapté. Privilégiez le chargeur fourni par le fabricant ou un modèle certifié compatible. Par ailleurs, évitez la charge prolongée de vos appareils.

Il est également important d’acheter ses équipements auprès des revendeurs de confiance et de toujours vérifier que les batteries sont homologuées. Les batteries lithium-ion étant sensibles aux températures élevées, il est conseillé de ne jamais exposer ses appareils directement au soleil ou dans des environnements très chauds.

Enfin, il faut surveiller l’état de ses batteries. Tout signe de détérioration (gonflement, chute brutale d’autonomie, surchauffe) doit être pris au sérieux. Une batterie vieillissante ou endommagée est toujours plus risquée.

Précisons toutefois que les batteries modernes sont heureusement conçues pour être sûres. Elles sont généralement équipées d’un système électronique de gestion appelé Battery Management System ou BMS.

Ce dispositif surveille en permanence des paramètres tels que la tension, la température et la charge de chaque cellule. Si un problème est détecté, le BMS coupe immédiatement le circuit, empêchant la chimie interne de basculer dans l’emballement thermique. Pour les batteries dotées de ce système, l’incident risque d’arriver seulement quand le BMS est défaillant.

La vidéo ci-dessus montre l’incendie (volontaire) d’une batterie de scooter électrique. Pour aller plus loin sur le sujet, vous pouvez vous plonger dans notre papier relatant l’incendie (là-aussi volontaire) de la batterie d’une Mégane E-Tech électrique, avec l’extinction du feu par les pompiers.

Précisons également qu’une voiture électrique a largement moins de chance de subir un incendie qu’une voiture thermique ou hybride comme l’ont prouvé de nombreuses études. De plus, les batteries anti-feu commencent à arriver, poussées par une législation chinoise.