Batteries lithium-fer-phosphate : analyse de la sécurité du dispositif

D’après pv magazine international.

On dit souvent que les batteries lithium-fer-phosphate (LFP) sont plus sûres que les systèmes de stockage nickel-manganèse-cobalt (NMC), mais des recherches récentes suggèrent qu’il s’agit là d’une vision trop simpliste.

Dans le cas rare d’une défaillance critique, les effluents de gaz issus de l’emballement thermique des batteries lithium-ion sont connus pour être inflammables et toxiques, ce qui pose un sérieux problème de sécurité. Bien que la production de gaz résiduels ait fait l’objet de nombreuses études, il n’existait jusqu’à présent aucune étude complète sur le sujet.

Dans un nouvel article, des chercheurs de l’université de Sheffield, de l’Imperial College London et de l’université de St Andrews au Royaume-Uni ont réalisé une méta-analyse détaillée de 60 articles afin d’étudier les paramètres qui influent le plus sur les batteries et les caractéristiques des dégagements gazeux susceptibles d’être générés, afin de déterminer quel type de batterie serait le moins dangereux.

Ils ont constaté que les piles NMC libèrent plus de gaz que les piles LFP, mais que les piles LFP sont nettement plus toxiques que les piles NMC en termes absolus.

La toxicité varie en fonction de l’état de charge. En général, un état de charge plus élevé entraîne une plus grande production de volume de gaz spécifique.

En comparant les résultats précédents pour les deux types de piles, les chercheurs ont constaté que les piles LFP sont plus toxiques lorsque l’état de charge est faible, tandis que les piles NMC sont plus toxiques lorsque l’état de charge est élevé. En d’autres termes, alors qu’à un état de charge relatif (SOC) plus élevé, le LFP produit généralement moins de gaz que les autres chimies, à un SOC plus faible, les volumes peuvent être comparables entre les chimies, mais dans certains cas, le LFP peut en produire davantage.

Les cellules prismatiques ont également tendance à générer des volumes spécifiques de gaz résiduels plus importants que les formes de cellules offertes.

La composition des gaz résiduels est en moyenne très similaire entre les piles NMC et LFP, mais les piles LFP ont une teneur en hydrogène plus élevée, tandis que les piles NMC ont une teneur en monoxyde de carbone plus élevée.

Pour évaluer le risque d’incendie de chaque chimie, les chercheurs ont calculé et comparé la limite inférieure d’inflammabilité (LII) des effluents gazeux. Ils ont constaté que la LII pour les piles LFP et NMC est respectivement de 6,2 % et de 7,9 % (dans une atmosphère inerte). Compte tenu de la LFL et des volumes médians d’effluents gazeux produits, les piles LFP ne respectent pas la LFL dans un volume inférieur de 18 % à celui des piles NMC.

“Les piles LFP présentent donc un risque d’inflammabilité plus important, même si elles présentent moins de flammes lors des essais d’emballement thermique des piles”, ont déclaré les chercheurs.

Ils ont présenté leurs conclusions dans “Review of gas emissions from lithium-ion battery thermal runaway failure – Considering toxic and flammable compounds” (Examen des émissions de gaz provenant de l’emballement thermique des batteries lithium-ion – Prise en compte des composés toxiques et inflammables), récemment publié dans le Journal of Energy Storage.

Traduit par Marie Beyer.