Boeing 787 : Lithium ion, une chimie à contrôler de près

Pourquoi la batterie du 787 de Japan Airlines a-t-elle pris feu sur l’aéroport Logan de Boston ? La réponse viendra, sans doute, de l’enquête en cours. Ce qu’on sait déjà, c’est comment une telle batterie, au lithium ion (Li ion), peut s’embraser.

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Boeing 787 : Lithium ion, une chimie à contrôler de près

Les batteries au lithium ion sont sous le feu des projecteurs après l’incendie qui a récemment touché le Boeing 787 de Japan Airlines. S’il est trop tôt pour en connaître les causes exactes, les explications ne manquent pas. La réponse tient en une formule explicite : l’emballement thermique. Les batteries Li ion réagissent plutôt vivement aux surchauffes. En cause, principalement, la nature de l’électrolyte. Ce liquide qui sépare les deux électrodes est organique, et non aqueux comme dans la plupart des autres types de batteries. Ce qui lui confère une propriété indésirable : il est inflammable.

Plus précisément, "quand la température dépasse 100°C, cela déclenche une cascade de réactions chimiques qui dégagent elles-mêmes de la chaleur. Si le processus n'est pas interrompu, une grande quantité d'énergie est brutalement libérée, à peu près autant que si l'électrolyte brûlait", résume Claude Chanson, directeur général de Recharge, l’association européenne des fabricants de batteries rechargeables. L’inconvénient de cette violente réaction auto-entretenue, c’est qu’elle peut démarrer à partir d’une élévation très localisée de température au sein d’une cellule, l’élément de base d’une batterie. La chaleur qu’elle génère se communique alors à ses voisines et y déclenche la même réaction. L’emballement thermique se double d’un effet domino qui aboutit à l’embrasement de toute la batterie.

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Déclencher l’emballement thermique

Comment se produit la surchauffe initiale ? Elle peut venir bien sûr d’un apport de chaleur externe. Un choc suffisamment violent peut aussi en être à l’origine. Il peut aussi y avoir des causes moins spectaculaires. Des courts-circuits entre les deux électrodes peuvent concentrer suffisamment de courant électrique pour provoquer un échauffement. Outre les défauts de fabrication, de tels courts-circuits apparaissent naturellement avec le vieillissement de la batterie. C’est d’ailleurs l’une des raisons de la perte progressive d’autonomie. Enfin, une surcharge de la batterie peut aussi l’échauffer et déclencher l’emballement thermique.

Tous ces risques sont connus de longue date. Leur gestion est confiée à l’électronique. Un ensemble de fonctions de surveillance du bon fonctionnement de la batterie et de sa sécurité appelé système de gestion de la batterie, ou BMS, pour Battery Management System. Le BMS surveille la température de chaque cellule, son niveau de tension, la quantité d’énergie qu’elle reçoit ou renvoie… "Le lithium ion demande une surveillance rapprochée, ne serait-ce que pour assurer le bon fonctionnement de la batterie", reconnaît Claude Chanson, avant d’ajouter : "Les technologies classiques de batteries ne sont pas sans risque. La surcharge de batteries au Nickel-Cadmium [la technologie utilisée jusqu’ici dans les avions, NDLR] peut conduire à l’émission d’hydrogène. Le risque est connu et géré par des systèmes de ventilation."

Toute batterie est de toute façon un réservoir d’énergie, susceptible de relâcher cette énergie dans des conditions non maîtrisées. A cet égard, le problème du lithium ion tient à la raison de son succès : à poids égal, il peut stocker 30 à 40% d’énergie en plus que les technologies classiques. Voilà pourquoi Boeing l’a introduit dans son 787.

Manuel Moragues

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