Incendies de véhicules électriques : à quel point devrions-nous nous inquiéter ?

2024-11-29 16:17:00

Les véhicules électriques (VE) sont non seulement prometteurs pour l’environnement, mais soulèvent également des questions cruciales en matière de sécurité, au premier rang desquelles : les risques d’incendie posés par leurs batteries lithium-ion. Bien qu’indispensables pour alimenter les véhicules électriques, ces batteries présentent des défis uniques, en particulier dans les espaces confinés comme les parkings, où le risque d’incendie a des conséquences importantes.

Au cœur de ce risque se trouve la batterie lithium-ion (LiB), un puissant dispositif de stockage d’énergie présentant des vulnérabilités considérables. Plusieurs composants de ces batteries présentent un risque d’incendie, mais la pièce connue sous le nom de cathode est critique à cet égard. Ceux-ci sont généralement constitués soit d’oxyde de nickel-manganèse-cobalt (NMC), soit de phosphate de fer et de lithium (LFP). La NMC est plus rentable, mais aussi plus sujette aux emballement thermiqueune réaction dangereuse qui déclenche des incendies soudains dans les batteries LiB.

L’emballement thermique est une réaction auto-accélérée qui entraîne une augmentation rapide de la température. Elle est souvent causée par une surcharge, une surchauffe, des dommages ou des défauts, et une fois déclenchée, elle peut provoquer incendies incontrôlables et difficiles à éteindre.

Le risque d’emballement thermique est atténué par les systèmes de gestion de batterie (BMS) intégrés, qui incluent une surveillance en temps réel, des fonctionnalités de désactivation automatique et des modules compartimentés pour isoler les incendies. Cependant, à mesure que l’autonomie et les performances des véhicules électriques s’améliorent, leurs batteries deviennent de plus en plus grosses, ce qui fait de la sécurité incendie un défi de taille, en particulier dans les environnements intérieurs.

Types de batteries pour véhicules électriques

Pour mieux comprendre le marché mondial des véhicules électriques, nous avons analysé 100 véhicules électriques d’Europe, d’Asie et d’Amérique, couvrant différentes marques et modèles. Les données ont fourni des informations sur les dimensions des véhicules, les types de batteries, les tailles et les emplacements.

Les résultats ont montré qu’environ 90 % de ces véhicules utilisent des batteries NMC. Bien que préférées par les fabricants en raison de leurs coûts de production inférieurs, ces batteries sont plus sujettes à l’emballement thermique, ce qui en fait un problème de sécurité majeur.

Le rapport poids/efficacité d’une batterie est une considération importante pour les fabricants de véhicules électriques, qui dicte souvent le type de batterie à utiliser. Cependant, notre comparaison des batteries NMC et LFP a révélé des résultats inattendus. Les batteries NMC, à 6,74 kg par kWh, ne sont que légèrement plus lourdes que les batteries LFP à 6,51 kg par kWh.

Cette différence mineure remet en question l’avantage présumé en termes de poids/énergie des batteries NMC, en particulier compte tenu de leur risque d’incendie accru.

Comportement au feu des batteries NMC et LFP

Nos recherches ont également porté sur le comportement au feu des batteries NMC et LFP, les deux types de batteries EV les plus courants.

Nous avons examiné les données de 24 études, examinant des expériences qui ont allumé des cellules lithium-ion pour mesurer le taux de dégagement de chaleur (HRR) au fil du temps – essentiellement une mesure de la vitesse à laquelle elles brûlent. Bien que perspicaces, ces tests reflètent le comportement d’une seule cellule. Les incendies dans les batteries complètes des véhicules électriques, contenant des milliers de cellules, sont beaucoup plus complexes, impliquant des réactions en chaîne et une libération d’énergie supplémentaire du véhicule lui-même.

Notre analyse a cependant révélé des différences notables dans le comportement au feu entre les batteries NMC et LFP à mesure que la capacité augmente. À des capacités inférieures, les batteries NMC affichent un HRR maximum relativement faible, mais celui-ci augmente considérablement à des capacités plus élevées, dépassant 100 kW, comme le montre le graphique ci-dessous.

En revanche, les batteries LFP présentent un HRR plus stable, augmentant progressivement sans atteindre les niveaux extrêmes de NMC. Cela suggère que les batteries NMC présentent de plus grands risques d’incendie à des capacités plus élevées, ce qui souligne la nécessité de prendre en compte le type et la capacité de la batterie lors de l’évaluation de la sécurité des véhicules électriques, en particulier pour les packs plus grands.

Charge de la batterie et risque d’incendie

Au-delà du type et de la capacité de la batterie, l’étude a également examiné si le niveau de charge d’une batterie – appelé état de charge (SoC) – influence la puissance libérée lors d’un incendie. Les données ont été divisées en cinq segments – niveaux de charge de 0 %, 25 %, 50 %, 75 % et 100 % – et une nouvelle mesure, kW par Ah, a été introduite pour tenir compte du taux de dégagement de chaleur (HRR) en tant que fonction de la capacité de la batterie.

Les résultats ont été clairs : de 0 % à 75 % de charge, l’intensité du feu est restée stable, mais à pleine charge, la puissance du feu a bondi jusqu’à 31 kW/Ah pour les batteries LFP et 38 kW/Ah pour les batteries NMC. Cette augmentation correspond aux incidents du monde réel, car de nombreux incendies se produisent pendant la recharge des véhicules.

Cela souligne l’importance de systèmes efficaces de prévention des incendies dans les bornes de recharge des parkings, en particulier souterrains, pour atténuer les risques associés à la recharge des véhicules électriques, en particulier ceux équipés de batteries NMC de grande capacité.

Alors, est-il sécuritaire de posséder un véhicule électrique ?

La réponse est oui, mais seulement si certaines mesures de sécurité sont respectées. Les mesures systémiques, comme les systèmes avancés d’extinction d’incendie dans les espaces publics, sont essentielles, mais les propriétaires individuels de véhicules électriques jouent également un rôle essentiel dans la minimisation des risques. Posséder un véhicule électrique avec une installation de recharge à domicile offre une grande commodité, mais il est essentiel pour faire face aux dangers potentiels.

Suivre les directives du fabricant, effectuer des contrôles réguliers de l’état de la batterie et équiper votre garage d’outils de protection incendie tels que des extincteurs électriques et des couvertures anti-feu peuvent améliorer considérablement la sécurité. En prenant ces mesures proactives, nous pouvons aborder l’avenir des transports plus propres en toute confiance et tranquillité d’esprit.

César Martín-Gómez reçoit un financement de la Cátedra Fundación Saltoki.

Ce projet a reçu un financement du programme de recherche et d’innovation Horizon Europe de l’Union européenne dans le cadre de la convention de subvention Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA) ID : 101064984.

Victor Debeure ne perçoit pas de salaire, n’effectue pas de travail de conseil, ne possède pas d’actions et ne reçoit de financement d’aucune entreprise ou organisation qui pourrait bénéficier de cet article et a déclaré n’avoir aucun lien pertinent au-delà du position académique citée.

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