On a pu entendre ça et là des rappels fait par des fabricants tels que APPLE ou DELL ( 4 millions de batteries pour ce dernier – Rappel DELL - sur des batteries qui présentaient des risques et où des cas d’échauffements anormaux, voir d’incendies avaient eu lieu. Dans les deux cas cités c’est SONY qui est directement en cause : en effet il ne faut pas oublier que les éléments Lithium-Ion constituant les packs batteries, sont fabriqués pas des spécialistes du domaine que sont SONY, VARTA, SANYO, SAMSUNG et d'autres, et que le fabricant de l'appareil n'est pas directement concerné.

Mais il faut bien se garder de mettre en cause la technologie Lithium-Ion ou Lithium Polymère, bien que par nature plus sensible du fait de sa densité d'énergie plus élevée et des réactions chimiques mises en jeu. Il faut plutôt mettre en cause la qualité de fabrication des éléments Li-Ion, les dispositifs de protection intégrés à l’élément et au pack batterie, le dispositif de charge et les conditions de fonctionnement. Des éléments Li-Ion utilisés seuls, sans protection, ou avec une protection faible sont et resteront potentiellement dangereux. Une réduction de coûts sur ces aspects, ou de la mauvaise qualité, conduira fatalement à ouvrir une brèche dans la sécurité de la batterie.

L’un des principal mode de défaillance d’un élément Li-Ion c’est la surcharge en tension : charger un élément non protégé avec une tension > à 4,2 V conduit à provoquer une réaction chimique entre les éléments actifs et l’électrolyte organique, la pression augmente, la soupape s’ouvre et l’oxygène pénètre dans l’élément, formation de Lithium métallique sur l’électrode négative qui réagit avec l’oxygène et la réaction finale c’est l’explosion incendiaire de l’élément ( production d’environ 1 M3 de flammes ). On peut trouver d’ailleurs sur Internet un certain nombre de vidéos de petits malins qui font exploser des éléments ou des batteries : aller sur YouTube et taper dans recherche : lithium battery explosion.
Dans toutes ces vidéos il faut préciser que toutes les protections ont été inhibées et que l’élément Li-Ion est VOLONTAIREMENT placé dans un état instable par une action mécanique ou électrique anormale. Ces manipulations ne sont biens sûr pas à reproduire, car très, très DANGEUREUSES.

D’autres opérations telles que la charge ou la décharge hors des plages de températures spécifiées, le court circuit direct de l'élément, la charge ou la décharge à des courants trop importants, soit encore une dégradation mécanique de l’élément Li-Ion va conduire à endommager, voir détruire le pack batterie. Il est illusoire de croire ou de faire croire qu’un élément Li-Ion peut se passer de circuits de protection. En aucun cas les causes de dégradations normales ( autodécharge, augmentation de la résistance interne, perte de capacité ) ne peuvent présenter de risques majeurs. Par contre, un défaut de fabrication, avec la présence de particules indésirables dans l’élément Li-Ion par exemple peut conduire à un risque, allant de l’échauffement jusqu’au feu. ( cas de SONY évoqué au début )

La première barrière de protection se situe au niveau de l’élément Li-Ion : une soupape de sécurité mécanique qui se déclenche sur une augmentation de la pression interne. Chez SAFT, le séparateur d’électrodes fond à 120°C bloquant ainsi le transfert d’Ions et arrêtant le processus chimique lors d’un emballement thermique.
La deuxième niveau de protection se situe dans le pack batterie : un circuit électronique de protection associé à des dispositifs électromécaniques tels que fusibles thermiques, et fusibles réarmables. Ce niveau de protection assure une protection contre les surtensions, les décharges profondes, les surintensités et les températures excessives.
Le troisième niveau de protection se situe au niveau du dispositif recevant le pack batterie : un circuit de charge adapté et précis, des limitations de courants ( en charge et décharge ), un contrôle de la température du pack ( par une CTN intégrée dans le pack ), complétera l’ensemble et permettra de garantir un fonctionnement sécurisé.

Qualité et maîtrise de fabrication de l’élément Li-Ion, présence de circuits de protection correctement dimensionnés et design général en rapport avec les caractéristiques de la batterie ( charge, décharge, contrôle ), tels sont les points essentiels pour garantir une sécurité sans faille. La technologie Lithium supplante actuellement le NiMH par une densité d’énergie exceptionnelle et une baisse des prix tirée par des volumes toujours plus importants : sur les 4 milliards d’accumulateurs vendus en 2005, la moitié c’est du Lithium Ion et Lithium Polymère !

Suite à ces rappels, qui portent quand même sur environ 10 millions de batteries en 2006, les constructeurs vont essayer de trouver un terrain d'entente au travers de standards IEEE : ces standards vont encadrer le design électrique et mécanique, la production et qualification des batteries, afin d'améliorer la fiabilité et la sécurité ; IEEE P1825 pour les batteries des camescopes et appareils photos, IEEE 1625 pour les batteries de PC portables et IEEE 1725 pour les batteries de téléphones portables. Ces standards devraient être finalisés en 2007, une bonne chose !

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Combustion spontanée d’un portable DELL

Des photos qui ont fait le tour de la planète : un PC portable DELL du coté de Singapour qui commence à faire des bruits de crépitements, puis une épaisse fumée blanche et enfin des flammes. Le PC a fini sa vie noyé dans un évier plein d’eau pour calmer sa fièvre. Photos publiées par le propriétaire, resté anonyme, et reprises dans un article du blog Mashup – The Sydney Morning Herlad
DELL a récupéré le PC pour expertise et donné un PC tout neuf à ce malheureux qui à eu très, très chaud !
6 rapports officiels de combustion pour DELL - Pour APPLE, c'est 9 cas détectés, avec toujours des éléments fabriqués par SONY !

Commençons tout de suite les hostilités en disant que l’effet mémoire n’existe pas et qu’il faut parler d’une Dégradation Temporaire et Réversible. Première précision importante : cet « effet mémoire » n’est perceptible que sur des batteries secondaires ( rechargeables ) au Nickel : sont donc concernées les batteries NiMH et NiCad ( NiMh : Nickel – Metal Hydrure / NiCd : Nickel – Cadmium )

Première fausse vérité : le NiMh n’est pas touché par cet effet mémoire ; c’est faux, car si le phénomène est moins significatif que sur le NiCd ( du fait de la durée de vie ), il est néanmoins bien présent du fait de la présence de Nickel.
Deuxième fausse vérité : l’effet mémoire proviendrait du fait qu’une batterie déchargée toujours jusqu’au même seuil, conserverais ( effet mémoire ) ce seuil sans qu’il soit possible d’aller au delà, avec pour conséquence, une perte de capacité. Ceci est vrai, mais seulement sur les satellites en orbite autour de la terre : le phénomène a été observé depuis longtemps par la NASA, car les batteries sont soumises à des périodes de charge / décharge identiques dans les périodes nuit et jour. Dans la vie de tous les jours, et donc sur terre, ce phénomène n’existe pas : un appareil quel qu’il soit n’est jamais, et de façon répétitive et constante, soumis à des cycles de charge / décharge strictement identiques.

Que ce passe-t-il donc avec les batteries NiMh et NiCd ? l’effet mémoire est un état second et réversible qui est lié principalement à la surcharge et / l’entretien de charge de la batterie. D’autres facteurs peuvent être significatifs : température, courants, période de stockage, usage, type de charge, qualité de fabrication etc ….En effet une charge mal adaptée et / ou en entretien de charge prolongé ( trickle charge ) engendre une transformation graduelle du couple chimique en une nouvelle structure dégradée : cette transformation modifie la structure cristalline et augmente la résistance interne ; cette transformation diffère entre NiMh et NiCd par des processus électro-chimiques différents, mais qui engendre la même anomalie. La conséquence, c’est un affaissement de la tension nominale par élément qui passe de 1,2 V à 1,08 V environ. Ce phénomène n’est pas brutal mais progressif, et va conduire à avoir dans un même élément une partie saine et une partie dégradée. Au cours de la décharge, avec l’énergie prélevée dans la partie saine, tout paraîtra normal jusqu’à son épuisement et l’arrivée dans la partie dégradée, ou la tension nominale va marquer une rupture dans la courbe de décharge. Etant donné que l’appareil ne décharge jamais complètement la batterie, au moins jusqu’à 1 V / élément, la partie dégradée augmente de façon significative tant que la batterie n’est pas « nettoyée ».

Le problème engendré viens d’un seuil de tension et non de la capacité réelle de la batterie qui serai perdu : car cette capacité est intacte et cet état dégradé n’est que temporaire car réversible !
Au niveau de l’appareil, cette tension anormalement basse sera vue comme une alarme batterie faible, l’extinction automatique, voir l’arrêt brutal ….. alors que la capacité réelle de la batterie est bonne, mais que la tension nominale ne l’est plus. On peut soupçonner l’apparition de ce problème lorsque l’on constate une perte soudaine d’autonomie dans une utilisation habituelle et des conditions normales ( exemple : température )

Pour supprimer cette altération il est nécessaire de décharger complètement l’accumulateur jusqu’à 1 V / élément, puis de le recharger : pour ce faire il faut faire appel à un chargeur / déchargeur automatique. . Cette « maintenance » des batteries au Nickel est nécessaire et doit se faire de façon périodique suivant l’utilisation de la batterie et son usage : contrairement à ce qui est dit, il ne faut pas non plus décharger systématiquement avant chaque recharge. Attention toutefois à ne jamais décharger au dessous de 1V/élément : la décharge profonde entraîne une perte irréversible de capacité !

Sans revenir sur le prix exorbitant du nouveau jouet d’APPLE, il y actuellement une grosse polémique sur la batterie de l’iPhone ( Lithium 1,4 Ah / 3,7V ) : l’autonomie annoncée par APPLE suivant différents mode de fonctionnement serait bien en deçà de la réalité. 5H en communication vocale contre 8 H annoncées ou encore 3H en surf sur internet contre 6 H annoncée ; en plus de ces chiffres décevants, la durée de vie de la batterie est mise en cause par un Américain qui porte plainte contre APPLE sur le fait que la batterie ne supporte que 300 cycles de charge / décharge et qu’il faut de plus payer fort cher les services d’APPLE pour remplacer celle-ci ( assimilation à une vente forcée ).

Et oui, comme sur l’iPod, impossible de changer la batterie soi même sans faire sauter la garantie : APPLE fidèle à lui même …. L’intervention en question coûte 79 $ auquel il faut rajouter 6,95 $ de frais de port et le temps d’immobilisation. La réponse ne c’est pas fait attendre : la firme Brando, basée à Honk Kong, propose un kit complet ( batterie, notice, outil ) permettant de changer soi-même la batterie de son iPhone pour 20 $ seulement ; cette solution peu coûteuse et hors circuit APPLE, fait bien sûr perdre toute garantie : merci encore APPLE !

Concernant la durée de vie, APPLE annonce 80 % d’autonomie au bout de 400 cycles de charge / décharge : si ce chiffre est vrai, ce qui reste à vérifier, il n’est pas si mauvais que cela et en tout cas dans la moyenne. Un élément Lithium de très bonne qualité sera toujours > à 80 % au bout de 600 cycles ; un élément de mauvaise facture sera lui entre 70 et 80 % à 100-200 cycles. La durée de vie en nombre de cycles dépend de beaucoup de facteurs comme le courant de charge et de décharge, la température, la qualité de fabrication etc … Difficile donc de présumer une durée de vie, car chaque utilisateur va avoir un « profil » d’utilisation différent et des conditions d’environnement différentes. On peut conclure en disant qu’APPLE est très « moyen » sur la batterie de l’iPhone : durée de vie très moyenne et un raté sur l’autonomie, avec une batterie certainement sous dimensionnée. De plus il semblerai que l’indicateur de charge soit buggé : même batterie chargée à bloc, l’indication n’est pas conforme. Concernant le « racket » sur le remplacement de la batterie c’est pitoyable, mais APPLE est coutumier du fait.