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Le déploiement de batteries lithium-ion connaît une prolifération exponentielle. Aujourd’hui, chaque téléphone, outil électrique et véhicule électrique est équipé d’une batterie au lithium, sans parler des quelques 100 GWh de batteries au lithium fonctionnant à l’échelle industrielle. Or il est rapporté

dans la presse que des batteries au lithium qui prennent feu ou explosent. Ceci ne concernent que certain type de batteries : il existe plus d’une douzaine de compositions chimiques pour batteries lithium-ion. Six d’entre eux ont réussi à sortir du laboratoire. On en trouve trois sur le marché. Deux d’entre eux sont incroyablement courantes. Or les différences entre eux sont si importantes que leur comparaison constituera une excellente introduction au sujet.

La batterie nickel-manganèse-cobalt - NMC

La première chimie est l’oxyde de lithium, nickel, manganèse et cobalt ou NMC. Jusqu’en 2020 environ, elle était le leader incontesté des batteries au lithium. En 2022, ils représentaient encore environ 60 % des parts de marché. Cependant, après tant d'incendies de batteries presque exclusivement ceux du NMC, on note en 2023, l'abandon de cette chimie par certains constructeurs automobiles, au profit du lithium-fer-phosphate (LFP). Ses ventes devraient diminuer de moitié dès cette année.

NMC a une densité énergétique environ 10 % (selon le fabricant) meilleure que le LFP. De plus, ces batteries sont nettement plus légères et plus puissantes que celles en LFP (en termes de poids par kWh). Cela explique en grande partie son adoption précoce par l’industrie. Cependant, le bilan médiocre en matière de sécurité, de durée de vie ainsi que le coût croissant des matériaux du NMC ont récemment fait du LFP le choix préféré de presque tous les secteurs industriels au cours de la dernière année.

Le NMC a une température d’emballement thermique très basse atteinte dans de nombreux scénarios du monde réel. Avec des températures battant des records chaque année dans la plupart des régions du pays, des températures ambiantes de 110°F (43° celsius), voire 120° F (49° celsius), sont désormais presque monnaie courante dans des régions qui ne les avaient jamais vues avant les années 2000. Ainsi, leurs températures d’emballement thermique (particulièrement basses) sont atteintes. Des explosions de cellules et des incendies de batteries se produisent donc. Or les émissions de gaz lors d'un événement de rupture de cellule NMC sont extrêmement toxiques, contenant plusieurs gaz fluorés ainsi que du cobalt et cénosphères de manganèse bien au-dessus des limites toxiques.

La chimie LFP ou phosphate de fer et de lithium (LiFePO4)

Elle a une chimie complètement différente. La température d'emballement thermique est beaucoup plus élevée (jusqu’à 70° celsius). Le risque de rupture des cellules due à un emballement thermique est bien en dehors des conditions normales de fonctionnement, même pendant les jours les plus chauds. De plus, le fer ne brule pas comme le manganèse. Les incendies réels dus à une panne de batterie, dans les rares occasions où ils se produisent, se limitent aux fils et parfois aux cartes de circuits imprimés du système de gestion de batterie (BMS). En supposant que le boîtier de la batterie soit conforme aux normes NEMA ou IP, les incendies de cellules ne peuvent pas s'échapper du boîtier à moins qu'il n'ait été perforé.

En cas d'explosion cellulaire, la libération de gaz lors d'un événement de rupture cellulaire est de loin la moins toxique (ne contenant aucun aérosol de métaux de transition contrairement au NMC) des trois batteries au lithium.

Le déploiement continu des batteries LiFePO4, parallèlement au déploiement rapide et continu des ressources solaires et hydroélectriques renouvelables, est absolument primordial.

Ceci incite l'auteur à privilégier l'utilisation de batteries lithium ion LFP

https://www.pv-magazine.com/2023/09/28/lithium-ion-batteries-differ-in-terms-of-risk/

PV Magazine du 28 septembre 2023