Les véhicules électriques sont-ils un risque d'incendie?

Au cours des deux derniers mois, trois voitures électriques Tesla Motors Model S ont pris feu après que leurs batteries lithium-ion aient été endommagées. La semaine dernière, la National Highway Traffic Safety Administration a annoncé qu'elle enquêterait sur la nécessité de modifier la Model S de Tesla pour éviter de nouveaux incendies.

Burnout: L'avant d'une Tesla Model S a été consumé par les flammes après que sa batterie a été endommagée.

Dans deux cas, les voitures ont roulé sur de gros objets métalliques à grande vitesse; la troisième voiture a heurté un mur de béton. Personne n'a été blessé : un système d'alerte a permis aux conducteurs d'arrêter la voiture et de sortir avant que la fumée ne commence à s'échapper de la batterie, et la conception de la batterie a ralenti la propagation de l'incendie, qui n'a jamais atteint les compartiments passagers . Tesla a déclaré qu'il couvrirait les incendies dans sa garantie, de sorte que le coût ne sera pas ressenti par les propriétaires. Et le fondateur de Tesla, Elon Musk, affirme que les incendies sont encore très rares.

Malgré cela, les incidents ont attiré l'attention sur la sécurité des batteries utilisées dans les véhicules électriques (voir les premières données suggèrent que les incendies causés par des collisions sont plus fréquents dans la Tesla Model S que dans les voitures conventionnelles). Ce ne sont également que les derniers exemples d'incendies de batteries lithium-ion dans des véhicules électriques - nous avons vu des incendies avec les véhicules rechargeables Chevy Volt et Fisker Karma. Le 787 Dreamliner de Boeing a été cloué au sol en raison de problèmes avec ses nouvelles batteries lithium-ion.

Il existe des risques inhérents lorsque vous stockez suffisamment d'énergie pour propulser une voiture de deux tonnes à 75 milles à l'heure sur des centaines de kilomètres. Après tout, des milliers de voitures à essence prennent feu dans des collisions chaque année. En principe, ces risques peuvent être gérés par la conception structurelle et le refroidissement. Mais les cellules des batteries lithium-ion elles-mêmes pourraient-elles être rendues plus sûres ?

Les blocs-batteries de véhicules électriques sont constitués de centaines, voire de milliers de cellules de batterie, chacune contenant un électrolyte liquide inflammable. La gestion des risques d'incendie de batterie lithium-ion se résume à deux choses : empêcher l'électrolyte de prendre feu et empêcher un incendie de se propager s'il se produit.

Cependant, les cellules de batterie lithium-ion elles-mêmes peuvent parfois générer suffisamment de chaleur pour enflammer l'électrolyte dans un processus connu sous le nom d'emballement thermique. Les courts-circuits entre les deux électrodes d'une cellule de batterie, par exemple, peuvent chauffer les électrodes. Si ces électrodes deviennent trop chaudes, la chaleur peut déclencher des réactions chimiques qui génèrent rapidement plus de chaleur jusqu'à ce que les électrolytes s'enflamment. Cela semble être ce qui s'est passé dans les incendies de Tesla, lorsque des dommages aux batteries ont provoqué des courts-circuits entraînant un emballement thermique.

Les courts-circuits peuvent être le résultat de défauts de fabrication, mais les fabricants de batteries sont devenus très bons pour les empêcher. Lorsque les batteries sont utilisées comme prévu, il n'y a qu'un incendie pour 100 millions de cellules de batterie lithium-ion, dit Jeff Dahn , professeur de physique et de chimie à l'Université Dalhousie. Tesla protège également contre les événements d'emballement thermique avec un système de refroidissement liquide étendu conçu pour refroidir les cellules si rapidement que si une cellule prend feu, ses voisins ne le feront pas.

Si, toutefois, plusieurs cellules sont endommagées, le système de refroidissement peut ne pas suffire. Si le pack Tesla est gravement maltraité par un gros objet métallique poussé à travers le pack, il y aura probablement un incendie dans la plupart des cas, dit Dahn.

Tesla protège en outre la batterie avec une plaque d'aluminium durci d'un quart de pouce d'épaisseur. Dans de nombreux cas, cela semble fonctionner. La Model S a obtenu les cotes de sécurité les plus élevées de la NHTSA après des crash-tests. Mais la protection ne s'est pas avérée suffisante dans le cas des incendies.

Tesla a également construit un pare-feu entre le pack et l'habitacle. Ce pare-feu est conçu pour que même si le pack entre en emballement thermique, il ne pénètre pas dans l'habitacle, dit Musk.

Depuis les accidents, Tesla a envoyé une mise à jour logicielle qui modifie les paramètres de la suspension de la Model S afin que la batterie soit plus haute du sol à la vitesse des autoroutes, ce qui la rend moins susceptible de heurter le type de morceaux de métal qui a causé deux des les feux.

En plus de rendre les batteries plus sûres, il est également possible de rendre les cellules elles-mêmes plus sûres en optant pour des matériaux d'électrode qui stockent moins d'énergie mais peuvent résister à des températures plus élevées avant le début de l'emballement thermique. Certains autres constructeurs automobiles l'ont fait, mais les batteries qui en résultent coûtent plus cher. Il n'est pas clair que Tesla ait sélectionné des matériaux d'électrode pour améliorer la sécurité des cellules individuelles.

Musk dit qu'il serait possible d'augmenter l'épaisseur du placage d'aluminium qui protège la batterie. Mais cela ajouterait un poids considérable qui nuirait aux performances de la voiture et réduirait son autonomie sur une charge. Il dit qu'il ne pense pas que ce sera nécessaire, puisque les mesures de sécurité actuelles ont protégé les conducteurs, et il s'attend à ce qu'il n'y ait pas beaucoup d'incendies.

En fin de compte, il pourrait même être possible de remplacer l'électrolyte inflammable par un électrolyte ininflammable, mais de telles batteries se sont avérées difficiles à développer (voir Batteries à semi-conducteurs, Construire des voitures avec des batteries n'est pas aussi fou que ça en a l'air, et Une astuce pour Rendre les batteries plus sûres pourrait également rendre les véhicules électriques abordables).

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