Incendies de batteries au lithium-ion : comment se propagent-ils si rapidement ?

Les batteries au lithium-ion, qui alimentent des milliers de vélos électriques et de scooters électriques, représentent une part toujours croissante des incendies à New York.

À ce jour, la plupart d'entre nous ont vu une vidéo de surveillance granuleuse des batteries exploser en un éclair blanc de flamme. Mais les regarder exploser de près aide à révéler pourquoi ces cellules de batterie représentent un tel défi pour la sécurité incendie moderne.

La NBC New York I-Team s'est associée à Telemundo 47 Investiga pour donner aux téléspectateurs une vue rapprochée et personnelle de la progression d'un incendie de batterie lithium-ion, minute par minute. Avec l'aide des laboratoires VTEC dans le Bronx, nous avons percé une batterie de scooter électrique dans une pièce à l'épreuve du feu équipée de plusieurs caméras.

Les enregistrements de la démonstration montrent comment la compromission d'une seule cellule de batterie à l'intérieur du pack conduit à une réaction en chaîne appelée "emballement thermique". Essentiellement, lorsqu'une cellule de batterie brûle, l'immense chaleur est transférée à la cellule suivante, ce qui la conduit à prendre feu. Cette chaleur est ensuite transférée à la cellule suivante, et ainsi de suite.

"L'emballement thermique est que la batterie entre en allumage et en combustion et continue dans ce processus jusqu'à ce qu'elle épuise toute son énergie", a déclaré Neil Schultz, directeur exécutif des laboratoires VTEC. "Pendant cette période, il dégage une grande quantité de chaleur et une température élevée et c'est une bonne source d'inflammation pour les autres objets qui l'entourent ou en contact avec lui."

La démonstration vidéo a également révélé pourquoi les incendies de batteries lithium-ion peuvent être si trompeurs.

Après avoir percé la première cellule de batterie du pack, il y avait un premier panache de fumée dans la pièce, mais après environ quatre minutes, la fumée s'était en grande partie dissipée et il n'y avait plus de flammes visibles. Un œil non averti aurait pu conclure que le feu s'était éteint. Mais la batterie chauffait toujours et après environ cinq minutes, la cellule de batterie suivante a éclaté, rallumant le feu et, à son tour, mettant le feu au carton à proximité.

À partir de ce moment, il a fallu de moins en moins de temps pour que chaque cellule de batterie successive surchauffe et prenne feu.

Environ 11 minutes après le début de la démonstration, la cascade de cellules en surchauffe a conduit à une explosion finale si violente qu'elle a brisé l'équipement utilisé pour maintenir la batterie.

Le concept de perforation des cellules de batterie pour modéliser ce qui se passe lors d'un incendie de batterie lithium-ion n'est pas nouveau. En 2020, le département américain des Transports a parrainé des recherches utilisant le test de perforation pour déterminer si le fait de couvrir les cellules de la batterie avec un matériau spongieux légèrement humide pouvait supprimer les flammes. Le Dr James Quintiere, chercheur principal de l'étude et expert en génie de la protection contre les incendies de l'Université du Maryland, a déclaré que le test avait réussi.

"L'eau dans l'éponge commence à bouillir à la surface de la batterie, puis refroidit la batterie et étouffe la réaction de la piste à l'intérieur de la batterie", a déclaré Quintiere.

Il est important de souligner que, tant dans l'expérience de Quintiere que dans la démonstration I-Team/Investiga, les cellules de la batterie ont été intentionnellement endommagées et ne se sont pas enflammées d'elles-mêmes. Mais il n'est pas difficile d'imaginer qu'un certain pourcentage de batteries de vélos électriques ou de scooters électriques se cognent ou éclatent dans les rues animées de la ville, entraînant un risque d'incendie élevé.

Selon le bureau du maire de New York, les batteries des vélos électriques et des scooters électriques ont provoqué 220 incendies en 2022, contre seulement 44 incendies en 2020. Au cours des deux premiers mois de cette année, les incendies de batteries au lithium-ion avaient déjà fait deux morts et causé 40 blessés.

Un groupe appelé Los Deliveristas Unidos pousse maintenant NYC à mettre en place un nouveau salaire minimum pour les livreurs – dont beaucoup dépendent des vélos électriques – en partie parce que des revenus plus élevés leur permettraient d'acheter des batteries certifiées, qui ont tendance à être plus sûres mais aussi plus cher.

"Beaucoup de livreurs seraient en mesure d'investir dans des batteries plus sûres s'ils recevaient un salaire décent", a déclaré Ligia Guallpa, directrice du Workers Justice Project, une organisation à but non lucratif de Brooklyn qui défend les travailleurs à bas salaire, principalement immigrés.

Les experts en incendie ont souvent exprimé leur inquiétude quant au fait que la plupart des incendies de batteries lithium-ion commencent avec des adaptateurs de charge moins chers et des pièces de rechange non certifiées.

George Kerchner, porte-parole de PRBA – la Rechargeable Battery Association, un groupe commercial représentant de nombreux fournisseurs et fabricants de batteries lithium-ion – a déclaré que les batteries du marché secondaire ne doivent pas être confondues avec les batteries de marque qui ont été soigneusement associées à des adaptateurs de charge et subissent des tests et certification.

"Il est important de reconnaître que de nombreuses normes (par exemple, UL) adoptent une" approche systémique "de la sécurité qui oblige à tester la batterie, le chargeur et l'appareil", a déclaré Kerchner. "Les batteries de rechange de mauvaise qualité, les batteries contrefaites et "contrefaites" et les chargeurs hors spécifications sont un problème important pour certaines applications."

Kerchner a déclaré qu'il ne pensait pas qu'il serait réaliste d'exiger que toutes les batteries soient expédiées avec des revêtements ignifuges - comme le matériau éponge, par exemple. Mais il a déclaré que les acteurs de l'industrie des batteries lithium-ion avaient mené des recherches approfondies sur les moyens d'atténuer les risques d'incendie et que les entreprises s'attendaient à de nouvelles réglementations en matière de sécurité incendie aux niveaux fédéral, étatique et municipal.

À New York, le maire Eric Adams a récemment signé un ensemble de lois réglementant les batteries lithium-ion. Au niveau fédéral, le représentant Ritchie Torres (D-Bronx), le sénateur Chuck Schumer (D-New York) et le sénateur Kristen Gillibrand (D-New York) ont récemment proposé une législation qui créerait des normes nationales pour les tests et la certification. de batteries de vélos électriques et de scooters électriques.

"La vitesse et l'ampleur de ces incendies, de ces explosions sont stupéfiantes", a déclaré Torres. "Au niveau fédéral, le scandale n'est pas que nous ne parvenons pas à réglementer la sécurité de ces batteries. Le scandale est que nous n'essayons même pas."