Qu'est-ce qu'un gonflement du boîtier de la batterie ?
Définition du phénomène
Lors de l'utilisation ou du stockage, l'accumulation de gaz à l'intérieur d'une batterie provoque une augmentation de la pression, entraînant une dilatation et une déformation du boîtier.
Mécanisme interne
Il s'agit d'une manifestation macroscopique d'une réaction chimique anormale se produisant à l'intérieur de la batterie et c'est l'un des indicateurs importants d'une défaillance de la batterie.
Risques potentiels
Si le problème n'est pas traité rapidement, il peut entraîner des accidents graves tels que des fuites, des incendies, voire des explosions.
Cause du gonflement de la coque 1 : Génération interne de gaz
①Décomposition des électrolytes
Dans des conditions telles que la surcharge et les températures élevées, l'électrolyte subit une réaction de décomposition, produisant des gaz tels que le CO2 et le CH4, qui est l'une des principales sources de gaz.
2. Rupture et réparation du film SEI
Le film SEI présent à la surface de l'électrode négative se rompt et se répare de façon répétée au cours des cycles. Ce processus consomme continuellement de l'électrolyte et génère des gaz.
③Réaction de l'humidité et des impuretés
L'humidité ou les impuretés métalliques introduites lors du processus de production peuvent réagir chimiquement avec l'électrolyte, produisant des gaz tels que l'hydrogène.
Cause du gonflement de la coquille 2 : Utilisation incorrecte
①Surcharge et décharge excessive
Une charge prolongée entraînant une surcharge, ou une utilisation continue de la batterie après qu'elle soit complètement déchargée entraînant une décharge excessive, exacerberont les réactions secondaires internes et accéléreront la production de gaz.
2. Utilisation de chargeurs de qualité inférieure
Les chargeurs non originaux ou de qualité inférieure ne peuvent pas contrôler avec précision la tension et le courant, ce qui entraîne facilement une surcharge de la batterie et réduit sa durée de vie.
③Environnements à haute température
Charger ou utiliser la batterie dans des environnements à haute température accélérera la décomposition de l'électrolyte et l'endommagement du film SEI, augmentant considérablement le taux de production de gaz.
Causes du gonflement des batteries 3 : Défauts de fabrication et vieillissement
①Défauts du processus de fabrication
Des défauts de fabrication, tels que des bavures sur les électrodes, des plis dans le séparateur et une étanchéité insuffisante, peuvent entraîner des micro-courts-circuits internes ou des infiltrations d'humidité, ce qui présente des risques inhérents de gonflement de la batterie.
2. Vieillissement de la batterie et effets des hautes températures
Avec le temps, les matériaux actifs de la batterie s'épuisent, la résistance interne augmente, le film SEI s'épaissit et les réactions secondaires internes s'intensifient. Les environnements à haute température (comme l'exposition directe au soleil) accélèrent ce processus, entraînant à terme une production accrue de gaz et un gonflement.
L'essence de l'explosion : l'emballement thermique
①90-120°C : Décomposition du film SEI
La décomposition du film SEI libère de la chaleur et des gaz initiaux, déclenchant la réaction.
② 130-180 °C : Fusion et court-circuit du séparateur
La fusion du séparateur provoque un contact direct entre les électrodes positive et négative, amorçant un court-circuit interne et une montée en température rapide.
③ 150-250 °C : Décomposition de l'électrode positive et production d'oxygène
Le matériau de l'électrode positive se décompose, libérant de l'oxygène qui réagit violemment avec l'électrolyte, accélérant ainsi la montée en température.
④Résultat final : Combustion et explosion
L'électrolyte brûle, ce qui provoque l'incendie, voire l'explosion de la batterie, avec des conséquences graves.
Trois conditions de déclenchement de l'emballement thermique
① Abus mécanique
La batterie est soumise à des chocs externes tels que des collisions, des compressions ou des perforations, ce qui entraîne des dommages structurels internes et des courts-circuits.
2. Abus électrique
La batterie subit des anomalies électriques telles que la surcharge, la décharge excessive ou des courts-circuits externes, ce qui provoque des réactions internes incontrôlables.
③ Abus thermique
La batterie est exposée à des températures élevées ou le système de refroidissement tombe en panne, ce qui provoque une accumulation de chaleur et un emballement thermique.
Propagation de l'emballement thermique : effet domino
Dans un bloc-batterie, l'emballement thermique d'une seule cellule peut se propager rapidement aux autres cellules, créant un “ effet domino ”. Cette propagation se produit principalement par trois mécanismes :
①Conduction de la chaleur : La cellule haute température transfère directement la chaleur aux cellules adjacentes via des composants métalliques.
②Rayonnement thermique : La cellule haute température chauffe l'environnement et les autres cellules par rayonnement infrarouge.
③Convection thermique : La circulation des gaz à haute température à l'intérieur de la batterie diffuse la chaleur vers d'autres zones.
Mesure préventive 1 : Optimisation des matériaux et de la conception
① Sélection de matériaux à haute stabilité
On privilégie les matériaux à plus grande stabilité thermique, tels que les batteries LFP, dont la température d'emballement thermique est généralement supérieure à celle des batteries NMC, réduisant ainsi le risque d'incendie à la source.
2. Optimisation de la conception de la structure de la batterie
Adopter des structures et des technologies innovantes pour améliorer la résistance aux chocs, optimiser l'agencement spatial et renforcer la stabilité globale du bloc-batterie.
③ Plusieurs dispositifs de sécurité ont été ajoutés.
Une soupape antidéflagrante intégrée permet une décompression directionnelle en cas de pression trop élevée ; un dispositif de fusible est conçu pour couper automatiquement le circuit en cas de court-circuit afin d’éviter la propagation de la chaleur.
Mesure préventive 2 : Surveillance intelligente et gestion thermique
①BMS
En tant que “ cerveau ” de la batterie, le BMS est responsable de la surveillance en temps réel de la tension, du courant et de la température de chaque cellule, de l'équilibrage actif, de la prédiction des risques de panne et du déclenchement de mesures de protection (telles que la coupure de l'alimentation) en cas d'anomalies.
② Système de gestion thermique à haut rendement
Utilise le refroidissement liquide, le refroidissement par air et d'autres méthodes pour contrôler la température de fonctionnement de la batterie dans la plage optimale (généralement 25-40℃), empêchant la surchauffe localisée et supprimant l'apparition et la propagation de l'emballement thermique.
Mesure préventive 3 : Utiliser conformément à la réglementation
Utilisez des chargeurs d'origine ou certifiés et évitez la surcharge ou la décharge excessive.
Évitez les températures élevées, l'humidité ou la lumière directe du soleil.
Ne pas démonter, presser ou perforer la batterie.
Cessez immédiatement l'utilisation si vous remarquez des anomalies telles qu'un gonflement ou une surchauffe.
