Qu'est-ce qui fait exploser une batterie de téléphone?

Une conversation explosive sur la batterie est une chose à laquelle vous ne pouvez pas échapper pour l'instant, en raison d'un problème rencontré avec le Samsung Galaxy Note 7. C'est une bonne discussion à avoir: plus les gens en parlent, moins il est probable qu'un enfant se blesse panne de batterie. Même si nous détestons voir un produit que nous aimons rencontrer des problèmes de sécurité, nous détestons voir les gens se faire beaucoup plus mal.

Mais le Note 7 n’est pas le premier téléphone à connaître des problèmes de batterie, et ce ne sera pas le dernier. Il y aura toujours des incidents isolés de défaillance de la batterie tant que nous utilisons des téléphones avec des cellules au lithium-ion, et le Note 7 n'est pas le premier téléphone dont la batterie a nécessité un rappel généralisé, car quelque chose ne va pas sous le capot - comme Nokia de longue date les fans le savent trop bien. Ça arrive. Ce n'est jamais une bonne chose, mais c'est une chose. Parlons de pourquoi cela peut arriver.

Comment fonctionne la batterie de votre téléphone

La première chose à comprendre est de savoir comment fonctionne exactement la batterie lithium-ion de votre téléphone. Le nom nous donne un indice: l'électricité est transportée d'une électrode à l'autre à l'aide d'ions lithium chargés.

L'électricité rencontre la chimie rencontre la métallurgie - c'est ce qui rend une batterie possible.

Les batteries lithium-ion stockent, transfèrent et libèrent de l'énergie en raison de réactions chimiques naturelles. La batterie a deux électrodes - une anode et une cathode. La cathode est connectée à la connexion positive (+) de la batterie et retient les ions chargés positivement. L'anode est connectée à la connexion négative (-) et retient (vous l'avez deviné) les ions chargés négativement.

Entre les deux électrodes se trouve ce qu'on appelle un électrolyte. L'électrolyte dans une batterie au lithium est (généralement) une pâte à solvant organique qui contient un très grand nombre de sels métalliques (dans la plupart des cas, ce métal est le lithium). Cela le rend électriquement conducteur - l'électricité peut le traverser. L'anode et la cathode sont dans l'électrolyte et séparées par une barrière physique afin qu'elles ne puissent pas se toucher.

Lorsque vous déchargez la batterie (lorsque vous utilisez votre téléphone sans le charger), la cathode éloigne ses ions chargés positivement et l'anode chargée négativement les attire. L'électricité s'écoule de l'anode, à travers votre appareil, puis revient à la cathode. Oui, l'électricité circule dans une boucle et n'est pas "épuisée" par la chose alimentée. Lorsque vous chargez votre téléphone, l'inverse se produit et les ions se déplacent de la cathode à l'anode via l'électrolyte.

Le lithium est l'élément idéal pour les piles rechargeables: il est léger, facile à recharger et tient longtemps.

Lorsque ces ions entrent en contact avec les atomes chargés dans une électrode, une réaction électrochimique appelée oxydoréduction (rédox) permet aux électrons chargés de sortir par les contacts de la batterie, qui sont connectés aux électrodes. Cela continue à charger les ions lithium dans l'électrolyte jusqu'à ce qu'il ne reste plus assez de particules pouvant contenir une charge positive suffisamment puissante pour se déplacer dans la pâte d'électrolyte, et votre batterie ne se chargera plus.

Le lithium est le métal le plus léger - numéro trois du tableau périodique. C'est aussi très excitable, ce qui facilite la création d'une réaction chimique puissante. Cela en fait un métal presque parfait à utiliser dans une batterie rechargeable portable. Il est léger, facile à recharger et continue à tenir une charge pendant longtemps.

Qu'est-ce qui peut faire exploser une batterie?

Pour commencer, définissons ce que signifie exploser dans ce cas. La pâte d'électrolyte à l'intérieur d'une batterie lithium-ion est extrêmement volatile. Il peut (et va) réagir violemment à d'autres métaux et a un point de fusion très bas (180 degrés Celsius). À l'intérieur d'un boîtier de batterie scellé, la pression générée peut s'accumuler jusqu'à la rupture du boîtier, puis s'échapper rapidement. La pression crée des fluides électrolytiques extrêmement chauds qui peuvent provoquer des incendies. Certaines batteries au lithium sont ventilées avec un orifice d'échappement pour ne pas se rompre sous la pression. Lorsque le boîtier de la batterie se rompt et que du liquide surchauffé contenant des métaux fondus est expulsé sous pression, une explosion se produit.

Il existe deux manières simples de faire exploser une batterie au lithium: chaleur et dommages physiques. Regardons les deux.

Surchauffe et surcharge

C'est la raison la plus courante d'une panne de batterie. Quelque chose ne va pas dans le circuit de charge et la puissance d'entrée continue à conduire la réaction chimique. Un endroit de la batterie finira par devenir trop chaud et, puisqu'il est toujours en cours de charge, il ne peut pas refroidir, ce qui provoque ce que l'on appelle un emballement thermique.

Dans ce cas, la partie chaude commence à générer sa propre chaleur, ce qui provoque une surchauffe de l’électrolyte dans d’autres zones et provoque la surchauffe de plus de points dans la batterie. La chaleur dilate l'électrolyte et crée de la vapeur, générant de la pression jusqu'à ce que le boîtier de la batterie se sépare et expulse toute la pression ainsi qu'un liquide gluant très chaud, très collant (et très inflammable une fois exposé à l'air).

Un emballement thermique peut arriver assez rapidement pour que vous ne sentiez même pas la chaleur avant que la batterie ne tombe en panne.

Lorsqu’une telle rupture se produit, elle peut causer des dommages physiques aux objets situés à proximité - lors de la tenue d’un téléphone, de cartes de circuits imprimés, de verre ou de plastique. Ces matériaux peuvent également prendre feu à cause de la chaleur, ce qui provoque l’enflammation de l’électrolyte qui s’échappe et agit comme du napalm - un feu qui colle aux objets jusqu’à ce qu’il les brûle ou s’éteigne complètement.

Le processus d’emballement thermique peut se produire très rapidement et il peut aller d’une défaillance "normale" à une défaillance catastrophique de la batterie avant même que la chaleur ne soit transférée de vos mains via votre téléphone. Heureusement, les centaines de millions de piles au lithium produites chaque année ont un taux de défaillance extrêmement faible (presque statistiquement insignifiant) en raison de l'emballement thermique, en partie à cause de mesures de sécurité (souscription requise) telles que des additifs ininflammables pour l'électrolyte et les revêtements.

Lorsque votre téléphone vous indique qu'il fait trop chaud et qu'il ne charge pas ou ne fonctionne pas à toute vitesse, il doit refroidir afin d'éviter tout emballement thermique. Écoutez le petit pop-up et laissez-le refroidir.

Dommages mécaniques

Les batteries au lithium sont conçues pour être légères, fournir un rendement élevé et être faciles à charger. Cela signifie que la coque extérieure et la (les) barrière (s) séparant les électrodes sont très fines et légères, la majeure partie du poids provenant des parties pouvant réellement alimenter votre téléphone.

Comme les cloisons et le boîtier sont minces, ils sont assez faciles à percer ou à déchirer. Si la structure de la batterie elle-même est endommagée et que les électrodes se touchent, un court-circuit se produira. La décharge électrique instantanée est explosive, ce qui peut (et va) chauffer l’électrolyte et créer une pression qui le poussera à sortir par toute rupture du boîtier de la batterie. Il fait chaud, il est inflammable et il est en contact avec une étincelle. C'est une recette pour un désastre.

Il fait chaud, il est inflammable et il est en contact avec une étincelle. C'est une recette pour un désastre.

Un boîtier mince est également une mesure de sécurité, même si cela semble fou. Le métal plus mince est plus facile à rompre, donc moins de pression peut être générée à l'intérieur d'un boîtier étanche, créant essentiellement un trou d'aération. Pousser le liquide chaud inflammable sous pression n'est pas une bonne chose. Laisser plus de pression s'accumule jusqu'à ce qu'il casse un boîtier plus épais, c'est pire.

D'autres métaux entrant en contact avec la pâte électrolytique peuvent également créer une étincelle pouvant conduire à une défaillance. Je vous laisse rechercher sur YouTube vous-même pour voir des gens incroyablement stupides piquant les batteries des téléphones pour les faire exploser. La réaction au métal étranger fait la même chose qu’un court métrage, mais à une plus petite échelle.

Qu'en est-il de la note 7?

Crédit image reddit utilisateur crushader

Pour commencer, personne à part Samsung ne sait pourquoi les piles de certaines Note 7 ont explosé. Ils ont envoyé une brève déclaration par l’intermédiaire de leur division britannique, ce qui n’a pas vraiment de sens. Le libellé "L’anode à la cathode est entrée en contact" donne l’impression qu’ils décrivent un court-métrage, mais tel qu’écrit, il ne veut rien dire. Je n'essaierai pas d'interpréter quelque chose qui n'est pas clair dans un cas comme celui-ci. Mais je peux dire ce que je pense en tant que quart de fauteuil qui n’a jamais vu un Note 7 exploser ou en inspecter un qui a explosé tout seul, une situation où le raccord anode à la cathode a tout son sens.

Étant donné que des personnes ont signalé que la batterie Note 7 était en panne sans être branchée et que de grandes parties des téléphones que nous voyons sur les photos ne sont pas brûlées, je vais supposer qu'il ne s'agit pas d'une situation de fugue thermique, même si Santé Canada dit explicitement l'échec au Canada était dû à une surchauffe,

Toute personne extérieure à Samsung ne peut que faire une estimation éclairée de ce qui se passe.

Une situation d'emballement thermique n'est pas aussi "instantanée" qu'un court-circuit direct, et la solution d'électrolyte excitée mettrait plus de temps à sortir d'une batterie déchargée puis se poursuivrait après une explosion qui aurait cassé le boîtier. Plus qu'une partie du téléphone serait brûlée, ainsi que d'autres objets à proximité. Une explosion de chaleur ferait également gonfler la batterie avant que le boîtier souple ne se déchire et, en l’absence de possibilité de dilatation, la batterie gonflée fissurerait la coque extérieure du téléphone. Il existe des vidéos sur YouTube qui montrent comment cela se produit, et voici un bel exemple (bien que vieux) de quelqu'un qui contournait les mesures de sécurité pour y arriver. Quelqu'un aurait mentionné le téléphone qui gonflait avant qu'il ne sonne, je pense.

Je ne pense pas non plus que des objets étrangers ou des restes de fabrication entrent en contact avec l'électrolyte. Je sais que c'est une théorie populaire, mais si un lot de batteries (nous ne savons même pas quelle est la taille d'un "lot" dans ce cas) contient toutes de petites particules dans l'électrolyte, nous en verrons beaucoup plus Note 7s exploser.

Un court-circuit à l'intérieur de la batterie ou dans le circuit de charge associé à un électrolyte traité avec des additifs ininflammables me semble plus probable. Une explosion rapide qui libère une petite quantité de pression et de liquide à la fois peut s’éteindre rapidement si rien n’est en contact avec le téléphone. Lorsque le téléphone est en contact avec un objet inflammable, par exemple le siège d'une Jeep, cela pourrait provoquer un incendie.

Bien sûr, il pourrait y avoir beaucoup d'autres facteurs que nous ignorons. Le processus de fabrication utilisé pour créer une batterie lithium-ion pour un téléphone les rend très sûrs à utiliser. Mais il y a aussi beaucoup de choses qui pourraient mal tourner.

Un rapport préliminaire de Samsung aux autorités de réglementation coréennes a imputé une erreur de production qui a mis en contact des plaques de la batterie, déclenchant une "chaleur excessive". Le rapport a noté qu'une analyse plus approfondie était nécessaire pour identifier la cause exacte.

Les premières conclusions indiquent une erreur de production qui a exercé une pression sur les plaques contenues dans les cellules de la batterie. Cela a mis les pôles positifs et négatifs en contact, déclenchant une chaleur excessive. Samsung a toutefois souligné la nécessité de procéder à une analyse plus approfondie pour déterminer "la cause exacte" des dommages causés à la batterie.

Ce que nous savons sur le Note 7 et sa batterie

Nous n'avons aucune idée de ce qui se passe avec la Note 7, pas plus que quiconque en dehors de Samsung. Mais nous pouvons faire une supposition éclairée en nous basant sur le peu de preuves dont nous disposons. Et à la fin, peu importe. Samsung a déterminé que le Note 7 était défectueux et nous sommes tous censés cesser de les utiliser et de les renvoyer. Un remplacement sans problème est en cours de production et est déjà en route vers le canal de vente. Nous n'avons pas besoin de savoir pourquoi cela explose pour savoir que nous devrions nous en débarrasser.

Samsung vous recommande d'éteindre votre Note 7 et de ne plus l'utiliser.

Samsung et votre opérateur (ou d’autres détaillants comme Target ou Best Buy) ont mis en place des politiques et des méthodes vous permettant de retourner votre note 7 sans perdre d’argent. Certains offrent des appareils en location que vous pouvez restituer lorsque les téléphones Note 7 corrigés se retrouvent sur les tablettes, tandis que d'autres offrent simplement un remboursement intégral. Quelle que soit l'option choisie, il vaut mieux risquer votre main ou votre visage si la batterie tombe en panne.

Nous avons rassemblé tout ce que vous devez savoir au même endroit et nous sommes également ravis de répondre à vos questions, que ce soit dans les commentaires ou sur les réseaux sociaux.

Rappel du Samsung Galaxy Note 7: tout ce que vous devez savoir