Quand on parle de lithium, qui est un élément chimique, on évoque surtout les batteries lithium-ion, utilisées pour la première fois en 1991 par une multinationale japonaise. L’évolution des usages et l’arrivée des appareils électroniques, devenus omniprésents dans nos modes de consommation, ont accéléré le développement de cette nouvelle source d’énergie.
Les batteries lithium-ion sont utilisées dans les téléphones portables, les ordinateurs, les consoles de jeux vidéo, les véhicules électriques mais aussi dans les montres, les caméras et les appareils photos…
Un formidable moyen de stocker l’énergie
Les batteries lithium-ion, qui fonctionnent comme des contenants d’énergie, sont devenues de plus en plus populaires ces dernières années, en particulier pour le stockage d'énergie à grande échelle et la propulsion des véhicules électriques.
Le développement des mobilités dites « vertes », qui constitue l’un des enjeux majeurs lié à la transition écologique, place au cœur de sa réflexion ce type d’énergie. « Le lithium possède de nombreux avantages si l’on compare avec les batteries au plomb, rappelle Damien Roubineau, référent CNPP « Nouvelles énergies et mobilité ». Les batteries lithium ont des cycles de recharges plus courts. Elles sont aussi moins volumineuses.
Le battery management system, système de gestion de la batterie (BMS), adapte la recharge selon la tension ou la température extérieure. En bref, ces batteries lithium sont un formidable moyen de stocker de l’énergie et leur demande est vouée à augmenter sans cesse.
Rappelons qu’une batterie comporte un ou plusieurs accumulateurs, appelés cellules, dotés chacun de deux électrodes. Lorsqu’on branche la batterie sur un appareil, cela entraîne un déplacement des électrons qui passent de l’anode à la cathode par le circuit externe. De leur côté, les ions de lithium chargés positivement quittent l’anode pour retourner à la cathode car ils sont attirés par les charges négatives des électrons.
Les risques potentiels liés aux batteries lithium-ion
Le fait qu’elles soient omniprésentes dans notre vie oblige à en comprendre les risques, qui sont de différentes natures et varient en fonction des technologies de batteries utilisées.
- un choc mécanique,
- une décharge profonde,
- une surcharge,
- un court-circuit externe,
- ou une température ambiante trop élevée.
Tous ces phénomènes conduisent au danger majeur à éviter en matière de batteries lithium : l’emballement thermique. Une réaction incontrôlée qui peut conduire à un échappement de gaz, un incendie voire une déflagration.
Prévenir les risques
Les experts du secteur se penchent sur la façon de prévenir et réduire ces risques liés aux batteries lithium-ion. « On sait les identifier, mais y répondre demande du temps et la réglementation n’est pas encore adaptée », juge Damien Roubineau. Pourquoi ? Tout simplement parce que la probabilité qu’une cellule de batterie prenne feu étant très faible, le risque n’est pas assez important pour investir dans des tests, assez chers.
« Pour maîtriser les risques d’incendie ou d’explosion des batteries lithium-ion, il est nécessaire de définir des essais normalisés pour construire des systèmes de modération. Et chaque nouveau dogme qu’on va poser va devoir s’adapter à l’évolution des batteries », poursuit Damien Robineau.
Pour les voitures électriques en particulier, les constructeurs ont le devoir d’avoir une vision globale du système véhicule/batterie afin de réduire les risques dès la conception de leurs véhicules, et de rendre l’intervention des secours, en cas d’incendie, moins difficile.
Relativiser le risque lié au lithium
Si les risques existent, de récentes études tendent à relativiser le danger lié aux batteries lithium.
L’Agence suédoise de protection civile (MSB) a comptabilisé les incendies déclarés sur des véhicules entre 2018 et 2022. On apprend qu’une vingtaine de voitures électriques prennent feu chaque année, contre environ 3 400 pour les voitures thermiques. Rapporté au nombre de voitures circulant dans le pays, on arrive à trois voitures électriques incendiées sur 100 000 en circulation, versus 77 voitures thermiques sur 100 000 (pour 2022). **
Aux Etats-Unis, le National Transportation Safety Board (NTSB), du Bureau of Transportation Statistics (BTS) et du gouvernement américain donne des chiffres allant dans le même sens. En 2020, 1 529 incendies se sont déclarés, si on les ramène au chiffre de 100 000 véhicules thermiques, alors que le ratio est de seulement 25 pour 100 000 pour les voitures électriques.
Ces données rappellent que si les incendies liés aux batteries lithium-ion font souvent la une des médias, les accidents liés aux batteries restent beaucoup moins fréquents que ceux des voitures thermiques.
Le cas de l’hydrogène
Vecteur d’énergie propre, l’hydrogène suscite un certain engouement auprès du grand public, car il offre de nombreuses opportunités pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
L’utilisation de l’hydrogène est prometteuse mais elle comporte aussi un certain nombre de risques. Chez CNPP, on insiste sur le fait que « la sécurité des installations de production, de stockage et de transport d'hydrogène est primordiale pour protéger les travailleurs, les communautés et l'environnement contre d'éventuelles fuites ou explosions. »
Élément extrêmement inflammable, l’hydrogène est un gaz volatile. Les risques liés à l’utilisation de cette technologie sont notamment les fuites et les explosions. Son usage est cadré entre autres par la réglementation atmosphères explosives (ou ATEX). Autre paramètre périlleux : la flamme d’hydrogène reste invisible à l’œil nu.
L’hydrogène est également connu pour dégrader les matériaux utilisés pour son stockage ou son transport. Inévitable, cette dégradation doit ainsi être anticipée et prise en compte dans tout plan de sécurité et de prévention.
À ces risques s’ajoute le risque acoustique, car le bruit généré par une fuite d’hydrogène peut être important.
Concernant l’utilisation de l’hydrogène, on est dans un contexte différent de celui des batteries lithium. Autrefois cantonné à un usage dans le secteur industriel, très cadré, on voit aujourd’hui une multitude d’acteurs qui s’emparent de ce marché, sans forcément posséder une véritable culture sur le sujet. Et un certain déni persiste, car on connaît les risques mais on préfère s’en acquitter.
Pour encadrer de manière efficace l’utilisation de l’hydrogène, il faut mettre en place des normes strictes, des inspections régulières et des dispositifs de sécurité avancés en matière de prévention des fuites, des incendies et des explosions.
CNPP souligne que de nombreuses bonnes pratiques doivent être encouragées et développées pour perfectionner la sécurité des installations liées à l’hydrogène, comme :
- la sensibilisation des exploitants,
- une réflexion sur l’implantation, la ventilation et les aspects techniques lors de la conception de nouvelles installations,
- un contrôle préventif des installations pour anticiper les éventuels dysfonctionnements,
- enfin, le développement des protocoles d’intervention et de sécurisation en cas d’accident.
Qu’il s’agisse du lithium ou de l’hydrogène, leur utilisation va rester un enjeu primordial, notamment pour mettre en pratique les engagements en matière de mobilité décarbonée. Pour les voitures, le passage au tout électrique doit s’opérer à partir de 2035, et cette volonté de l’Union européenne doit aller de pair avec une utilisation contrôlée et raisonnée du lithium, comme de l’hydrogène.
* Source : Livre blanc édité en 2019 par CNPP « Batteries électriques et mobilité »
** Source : media.roole.fr
