Des batteries intelligentes peuvent prévenir avant d’exploser

 

Des chercheurs ont mis au point un système assez simple permettant aux batteries de signaler à leur propriétaire lorsqu'elles risquent d'exploser.

smartphone batterie explosion

Bien que cela n'arrive pas tout, les jours, les explosions de batterie arrivent. Et par définition, ou plutôt par propriété, une explosion c'est dangereux, comme l'ont montré les photos du OnePlus One ayant explosé et brûlé son propriétaire.

Par ailleurs, les travaux sur le sujet ont malheureusement prouvé par l'expérience qu'il est difficile de fabriquer des batteries n'ayant aucun risque d'exploser. En revanche, des chercheurs ont fait en sorte qu'elles puissent nous prévenir avant le moment fatidique.

Avant de comprendre comment les batteries vont nous avertir, comprenons pourquoi elles explosent en premier lieu. En grande majorité, les batteries lithium-ion ont entre autres composants une cathode en oxyde de lithium et une anode en graphite ou dans un alliage d'étain et cobalt – c'est par ailleurs en remplaçant le graphite par du dioxyde de titanium que des chercheurs ont réussi la recharge à 70 % en deux minutes et la durée de vie de 10 000 cycles sur des prototypes de batterie.

Pour en revenir à notre batterie, les deux électrodes sont séparées par une membrane poreuse permettant aux ions de circuler. Lorsque la batterie est surchargée ou qu'elle subit des chocs, il est possible qu'ait lieu une accumulation microscopique d'atomes de lithium se cristallisant pour devenir assez long pour traverser la membrane et entrer en contact avec l'anode. Nous avons alors en toute logique un court-circuit et une surchauffe.

Les batteries Lithium-ion sont composées de plusieurs cellules. Si l’une d’entre elles est abimée ou surchauffe, cela peut créer un phénomène dit d'emballement thermique. La cellule abimée s'ouvre et son absence de fonctionnement cause alors la surchauffe des autres cellules qui s'ouvrent à leur tour, libérant leur contenu chimique. Le résultat d'un tel processus peut être un feu rapide.

explosion batterie smartphone

Les nouvelles batteries intelligentes peuvent nous avertir quand le phénomène peut arriver, grâce à une couche ajoutée aux cellules. Cette couche est composée d'une feuille de cuivre de 50 nanomètres d'épaisseur entre deux feuilles de polymère poreux.

Le séparateur est connecté à une troisième électrode mesurant la tension électrique. Quand la cristallisation du lithium surviendra, elle atteindra la couche de cuivre avant d'atteindre l'anode et la tension entre cette dernière et le séparateur (la couche), tombera à zéro. Cette réaction pourra provoquer un signal, une alerte sur l'appareil ou un signal sonore.

Le système, qui permettra d'être averti avant que les dendrites (la cristallisation) n'atteignent la cathode, laissera alors assez de temps pour changer de batterie ou donner le téléphone à un “ami”. Selon les chercheurs, ce système, au demeurant assez simple, pourrait s'adapter à quasiment toutes les batteries lithium que l'on trouve dans le commerce.



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