Pourquoi une batterie peut exploser ?

Anthony Nelzin-Santos |

Les déboires de Samsung ont au moins un mérite, celui de rappeler à quel point les batteries au lithium peuvent être susceptibles. Si elles sont indispensables au fonctionnement des appareils mobiles, elles sont aussi leur talon d’Achille. Explications.

Une batterie de MacBook Pro bien amochée. Image CC BY J Aaron Farr.
Une batterie de MacBook Pro bien amochée. Image CC BY J Aaron Farr.

Pourquoi la batterie du Samsung Galaxy Note7 peut-elle exploser ?

Les théories abondent… mais Samsung ne connait toujours pas les raisons exactes de l’explosion de la batterie de certains Galaxy Note7.

D’accord, mais pourquoi une batterie peut-elle exploser ?

Les batteries d’accumulateurs électrochimiques stockent et délivrent de l’énergie électrique par l’entremise de réactions chimiques. Des composants employés dépend la densité énergétique des batteries : les batteries au plomb « stockent » 30 à 40 Wh/kg, les batteries nickel-cadmium 40 à 60 Wh/kg, et les batteries au zinc jusqu’à 200 Wh/kg. Les chercheurs n’ont de cesse d’augmenter la densité énergétique des batteries, tout en les allégeant.

Or le « plus léger » des métaux est aussi celui qui possède le meilleur potentiel électrochimique, et fait donc figure de Graal pour la fabrication de batteries. Il s’agit, vous l’aurez compris, du lithium. Sauf que le lithium réagit avec l’azote et l’oxygène et brûle en présence d’eau, toutes choses qui ne manquent pas dans l’atmosphère. Il a fallu 80 ans à des chercheurs répartis sur trois continents pour mettre au point des batteries au lithium fiables et pratiques.

Plutôt que du lithium pur, ces batteries recourent à des composés du lithium, moins « performants » mais plus stables. Chacun de ces composés possède des caractéristiques adaptées à tel ou tel usage :

  • le phosphate de fer lithié ne possède pas une densité énergétique exceptionnelle, mais il est durable et économique : on le trouve dans les alimentations sans interruption ou les systèmes d’alimentation photovoltaïques et éoliens ;
  • le lithium-dioxyde de manganèse est un peu moins durable et un peu plus cher, mais il résiste très bien aux fortes charges : il est très employé dans les véhicules et les outils électriques ;
  • le dioxyde de cobalt et de lithium affiche au contraire une grande densité énergétique, qui le rend particulièrement attractif dans les appareils mobiles… au prix d’une stabilité et d’une durabilité plus faibles.

Ces composés forment la cathode de l’accumulateur, alors que l’anode est généralement composée de graphite. Un séparateur en polymère de synthèse isole l’anode de la cathode, tout en permettant le passage des ions de l’une à l’autre à travers de nombreuses microperforations. Le tout baigne dans un électrolyte, une substance conductrice contenant des sels lithiés, et recouvert de multiples couches isolantes.

L’électrolyte est pollué ? Un choc rompt le séparateur ? Une charge trop forte abime la cathode ? Les réactions chimiques sont détraquées et peuvent produire du dioxyde de carbone qui augmente la pression interne, ou une intense chaleur qui peut faire dégénérer la situation. Sans les protections adéquates, elle peut alors s’enflammer ou exploser, et dégager des fumées toxiques.

Mais justement, il n’y a pas de protection contre ça ?

C’est tout le génie des batteries au lithium : les éléments qui participent aux réactions chimiques servent aussi à les arrêter en cas de problème. Les microperforations du séparateur agissent comme des portes coupe-feu, qui se ferment lorsque la température dépasse un certain seuil. La cathode contient généralement une thermistance chargée de couper le courant si la pression ou la température s’élèvent, un composant que l’on retrouve dans d’autres parties de la batterie.

Une batterie diPhone 4S. Image CC BY Alan Levine.
Une batterie d’iPhone 4S. Image CC BY Alan Levine.

Les couches isolantes sont munies de « coutures » qui sautent pour éviter la surpression, de la même manière que le roseau plie et ne rompt pas. Les batteries elles-mêmes sont de plus en plus souvent scellées dans une enveloppe flexible plutôt qu’un boitier rigide : il vaut mieux une batterie gonflée qu’une batterie explosée, un appareil qui peut encore être sauvé qu’un appareil (et une maison) en flammes.

Donc la batterie de mon iPhone peut exploser ?

Encore récemment, un client d’Apple a reçu un iPhone 7… complètement détruit par une batterie au tempérament trumpesque. Le dernier rappel massif organisé par la firme de Cupertino était d’ailleurs justifié par la surchauffe et l’embrasement de batteries : en 2006, une chaine de production de Sony avait été contaminée au nickel, et plus de dix millions de batteries d’ordinateurs portables avaient dû être rappelées. Un accident spectaculaire et mémorable, mais extrêmement rare.

Il est moins rare que la batterie gonfle, signe que les réactions chimiques ont dérapé, mais que les protections internes ont fonctionné. Les vieilles batteries, dont les composants se dégradent qu’ils soient utilisés ou non, sont les premières concernées, mais pas les seules. Une batterie flambant neuve peut gonfler très rapidement si vous utilisez un chargeur de mauvaise qualité provoquant la défaillance des systèmes de sécurité.

Pourquoi fait-on tout un foin du Galaxy Note7, alors ?

Parce qu’il y a une différence entre une batterie qui gonfle de temps en temps et 50 batteries qui brûlent et explosent en quelques jours. Le premier cas relève de la fatalité de l’existence des batteries, le deuxième cas relève de la défaillance systématique d’un fabricant qui a voulu aller plus vite que la musique.

Et si la batterie était amovible ?

Les batteries amovibles ne sont pas si différentes des batteries intégrées : la plupart des batteries des appareils mobiles sont désormais composées de couches enroulées de telle manière à former une petite brique. Un éventuel problème de conception ou de fabrication aurait sans doute touché une batterie amovible similaire, et rien ne dit que la faute vienne de la batterie elle-même. Le circuit de charge, la connexion de la batterie à la carte-mère, ou encore le circuit de régulation peuvent être en cause, même si les clichés de Galaxy Note7 défectueux tendent à les exonérer.

Cela dit, une batterie amovible aurait peut-être mieux réagi à un tel problème : le confinement d’une batterie collée et entourée de composants facilite la montée de la pression et de la température qui transforment un gonflement en incendie, et un incendie en explosion. Et une batterie amovible est bien plus facile à remplacer préventivement qu’un téléphone complet. Reste que l’industrie va dans le sens d’une plus grande intégration, qui permet de conformer les batteries aux formes effilées et arrondies des appareils à la mode.

Pour aller plus loin

Pour tout savoir du fonctionnement des batteries de vos appareils et apprendre comment prolonger leur durée de vie, lisez notre livre Augmentez l’autonomie de votre iPhone, de votre iPad, et de votre Mac.

Source
Image de Une CC BY I for Detail.
avatar reborn | 

@sachouba

C'est pour toi ^^

"il y a une différence entre une batterie qui gonfle de temps en temps et 50 batteries qui brûlent et explosent en quelques jours. Le premier cas relève de la fatalité de l’existence des batteries, le deuxième cas relève de la défaillance systématique d’un fabricant qui a voulu aller plus vite que la musique."

avatar Ios_What a joke | 

Sauf que cette assertion est fausse. On ne sait pas si la sortie du note 7 a été rush et on ne sait pas si le problème aurait été là même sorti deux mois après. Bref, utiliser le présent à la place du conditionnel quand on fait des hypothèses, c'est pas vraiment honnête.

avatar reborn | 

@Ios_What a joke :
Les ingénieurs de samsung ne sont donc pas honnête?

https://www.bloomberg.com/news/articles/2016-09-18/samsung-crisis-began-...

avatar C1rc3@0rc | 

En principe les employés d'une societe ne peuvent contractuelement que communiquer selon la ligne officielles mis en place par le service marketing, a l'exception des lanceurs d'alerte (et encore, les dernieres lois scelerates ont fati sauter la protection des lanceurs d'alerte, ce qui est incoherent avec le principe de precaution, mais bon la politique est ce qu'elle est) et des temoins dans le cas d'un proces.

Dans le cas present, on parle de 50 machines qui ont ete victimes d'incidents...sur plus de 3 millions!
Ça fait 0.002 % de la production!

Aprés il faut voir qu'il y a 2 facteurs qui sont a la cle du probleme:
- la finesse exagerée (Apple a le probleme de bendgate avec le 6)
- une serie de batteries defecteuses

Sans la conjonction des 2 le probleme n'aurait pas existé.

Le mecanisme exact qui provoque les degats n'est pas encore mis a jour, et ne le sera peut etre jamais, mais tous les telephones avaient subi des impacts et chocs, ça c'est la seule constante.

Apres, un bon moyen de foutre une batterie en l'air c'est la recharge trop rapide, et la on peut penser que les systèmes qui visent a fair charger de plus en plus vite sont une menace sérieuse. Pour qu'une batterie dure et reste stable, y a pas de secret faut la charger lentement!

avatar reborn | 

@Ios_What a joke :
Ah j'avais pas vu ton pseudo.. tout s'explique ^^

avatar House M.D. | 

@reborn :
Oui, si même les trolls se signalent eux-mêmes, où va-t-on...

avatar Horfilas | 

@Ios_What a joke :
L'assertion vient de la bouche des ingénieurs de Samsung.

avatar max351 | 

@ Horfilas

Ouais c'est vrai qu'avancer de 10 jours la date de sortie d'un produit c'est effectivement "aller plus vite que la musique"...

avatar Horfilas | 

@max351 :
Vu les problèmes du Note 7, ils l'ont manifestement sorti trop tôt !

avatar bonnepoire | 

Tu fumes de la bonne. Il ne s'agit pas de 10 jours mais de sortir avant l'iPhone 7. Fais le calcul.

avatar max351 | 

Non, je t'assure que c'est toi qui fumes de la bonne. Samsung voulait sortir son téléphone avant Apple ? Super, tout le monde le sait ca. Par contre dire qu'ils ont été trop vite, ça personne n'en a la preuve ici, pas même toi. Je travaille pas chez Samsung et apparemment toi non plus, et le lien cité plus haut parle juste de 10 jours d'avance...

avatar bonnepoire | 

Il leur manque clairement plus que 10 jours. Faut pas être bien malin pour le comprendre!

avatar max351 | 

J'ai dit le contraire ? Non alors arrête avec tes commentaires désagréables.

avatar Discus71 | 

Bien fait pour Samsung...ils ont voulu aller plus vite que la musique...au détriment du consommateur! La concurrence c'est bien, la course a celui qui a la plus grosse c'est bien aussi, mais il faut le faire intelligemment...

avatar CNNN | 

@Discus71 :
Personne n'est à l'abris, surtout qu aujourd'hui on en connaît pas réellement la cause.

Le plus scandaleux je trouve c'est d'avoir renvoyé des Note 7 "safe" alors que Samsung ne connaissait pas réellement le problème.
Cela mérite une énorme amande pour mise en danger de la vie d'autrui

avatar CNNN | 

@CNNN :
Amende, cest mieux ^^

avatar Thegoldfinger | 

@CNNN

Quoique, une énorme amande je dirais pas non, çà doit être bon ;)

avatar Pascal-007 | 

Oh oui : j'aime les amandes grillées !

avatar reborn | 

@CNNN :
Officiellement tu connaitra jamais la cause, en interne en tout cas tout est fait pour éviter de laisser des traces des investigations..

avatar ibins | 

'trumpesque' - ça vient de Donald ?

avatar mac_adam | 

Ne fais pas ton mickey. :-)

Plus sérieusement, il y a l'application iBackupbot pour OS X qui permet notamment, et très facilement, de connaître l'état de la batterie de son iBidule ainsi que le nombre de cycles de charges complètes qu'elle a encaissées ; suivre le tuto : http://infoidevice.fr/connaitre-etat-batterie-iphone-ipad-nombre-cycle-r...

avatar mac_adam | 

(Rappel : la batterie commence à faiblir après 500 charges complètes en moyenne -- les experts sont invités à me corriger si je me trompe).

avatar sergios | 

Excellent papier ! Merci.

avatar bta_bloquant | 

Batterie au tempérament trumpesque... ptdrrr

avatar bta_bloquant | 

Batterie au tempérament trumpesque... ptdrrr

avatar patchoulol | 

Très bon résumé !

À noter que pour baisser les coûts, beaucoup de fabricants de batteries bas de gamme "no name" font l'impasse sur la thermistance ou le séparateur poreux, les rendant extrêmement dangereuses. Il vaut mieux dépenser quelques euros de plus et acheter une batterie officielle.

avatar JLG01 | 

Ce qu'il fallait savoir.
Merci.

avatar AngryKiller | 

Petit problème PHP sur le refurb visiblement ?: https://refurbgeneration.com

avatar Pas-un-philosophe | 

Dommage, la concurrence apporte toujours du bon sur un milieu, qu'est ce qui va se passer maintenant qu'il n'y a plus samsung pour donner un cadre sur le milieu du smartphone HDG ?

avatar reborn | 

@Pas-un-philosophe :
Ils en feront d'autres des HDG, faut pas s'en faire pour ça

avatar XiliX | 

@Pas-un-philosophe :

Tout va dépendre de comment Samsung va gérer ça. Je pense que s'il joue la transparence, ça peut les sauver. Et l'action prise en conséquence bien sûr...

[Troll]
C'est Google qui a ajouté les codes d'Android pour faire exploser quelques Note 7 à distance pour promouvoir les Pixel ;p
[/Troll]

avatar Horfilas | 

@Pas-un-philosophe :
Samsung n'est pas mort. Ils feront de nouveaux smartphone, en faisant plus attention. Ce qui sera finalement bénéfique pour le consommateur.

avatar NOTI93 | 

S.A.M.S.U.N.G.

S ystème
A utomatique de
M ise à feu
S pontanée pour
U rgence et
N uisance
G énérales

avatar akaaw | 

"Trumpesque" vient de chez MacDonald: c'est le fait de trumper ou de tremper sa....

avatar malcolmZ07 | 

Contrairement ce que disaient Sachouba et ze_Mizanthope pour se rassurer,
il y a bien eu des cas de battery "explosive" en France , l'appareil n'était pas en charge.

http://www.phonandroid.com/galaxy-note-7-23-nouveaux-incidents-recenses-...

Regardez dans les commentaires

avatar malcolmZ07 | 

ça montre bien que n'importe quel battery peut imploser tant que samsung n'a pas identifié la raison ...

avatar Jean-Jacques Cortes | 

Si la batterie de mon MacBook Pro de fin 2007 avait été intégrée dans le boîtier, mon Mac aurait explosé lorsque ma batterie s'est transformée en pop corn.

avatar tchit | 

@Jean-Jacques Cortes :
Non, la batterie de mon MacBook 2009 unibody a simplement soulevé tout le châssis. A tel point que pendant quelques mois j'ai juste cru que mon ordi avait fait une mauvaise chute et déformé le métal.

avatar sachouba | 

Bon article, peu d'approximations, c'est sympa et plus qualitatif que ce qu'on trouve généralement sur le sujet.

avatar tchit | 

Merci pour cet excellent article

avatar philipponna | 

Dans tous les cas Samsung laissera une trace de mauvais constructeur

avatar Carbonized | 

Je ne pense pas, les gens ont la mémoire courte.
J'ai eu des iPhones 3G, 3GS, et 4 qui ont tous gonflé à cause de la batterie, j'avais deux iBook G4 lors du rappel des batteries Sony, et j'ai encore eu 2 gonflements de batteries sur mes MacBook Pro.
Cela ne m'a pas empêché de continuer a acheter du matos Apple.

avatar pacis | 

Ne pas confondre gonflement et explosion !

avatar Valiran | 

Chacun son expérience.
utilisateur d'iPhone depuis le 3GS, je n'ai JAMAIS eu de soucis de batterie, excepté perte d'autonomie avec le temps.

Pour ce qui est de la sortie trop tôt du Note7, il faut pas oublier que la conception du produit est arrêtée bien avant la commercialisation, je suis pas convaincu qu'un mois plus tard le soucis n'aurait pas été là, en se fiant à leur calendrier.

avatar Dancefloor83 | 

Bonjour
Merci pour avoir mis en ligne ces explications
Bon dimanche à tous

avatar mimot13 | 

Comme quoi même un très grand constructeur (qui fournit d'ailleurs pas mal de composants à Apple..) peut de louper au point de devoir retirer un appareil pourtant promis au départ à un grand succès.

Pour connaître la véritable cause, faudra attendre un moment.. pas sûr d'ailleurs que Samsung donnera trop de détails sur cette affaire.

Excellent article, bien fichu. Bravo et merci à l'auteur.

avatar mimot13 | 

@philipponna : non je ne pense pas. Ca peut arriver dans tous les domaines technologiques et pas besoin de produire des batteries pour constater ça.. Cf : rappel de voitures ayant des soucis graves chez quasiment tous les constructeurs automobiles du monde !

Pour les batteries, Samsung n'est pas le premier à avoir ce genre de problème avec des batteries (Hp, Sony et bien d'autres en ont eu avant sur certains de leurs appareils). Simplement ici on en parle plus car c'est un smartphone, qui a une importance légèrement surdimensionnée dans la tête des gens. L'explosion de la batterie incriminée, donc pas simplement déficiente, a fini le triste tableau de cette affaire.

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