La protection contre l’incendie repensée : comment les batteries lithium semi-solides révolutionnent la sécurité des stockages domestiques

Les installations solaires Plug-and-Play conquièrent le marché grâce à leur maniabilité simplifiée. Leur structure simple et leur utilisation intuitive en font une alternative plus économique et supérieure aux installations solaires traditionnelles. Cette technologie permet à chaque ménage d’accéder à une énergie renouvelable, plus abordable et verte – un accès qui était autrefois bloqué par des procédures complexes et des coûts exorbitants.

Grâce à la large diffusion de cette technologie en Europe, favorisée par une réduction massive des coûts et une amélioration de l’efficacité, une nouvelle question se place désormais au centre de l’attention : la question de la sécurité. La protection contre l’incendie, en particulier, est un grand souci pour beaucoup, et c’est souvent chez les stockages que le risque d’incendie est le plus imminent. C’est ici que les batteries lithium semi-solides entrent en jeu.

Pourquoi les batteries LFP traditionnelles s’enflamment-elles ?

Une batterie comprend généralement quatre composants : des cathodes, des anodes, des séparateurs et un matériau conducteur d’électricité, l’électrolyte. Les batteries lithium-fer-phosphate (LFP) sont considérées comme bien plus sûres que les cellules NCM, car leurs cathodes libèrent peu de dioxygène, même à haute température. Il est donc beaucoup plus sûr d’utiliser des batteries LFP pour les stockages solaires que les anciennes batteries NCM. Cependant, elles présentent également une faille majeure : leurs électrolytes liquides. Lors d’une forte élévation de température, ces derniers génèrent facilement des gaz inflammables tels que le méthane ou l’éthane, qui peuvent s’enflammer rapidement en contact avec de l’oxygène. De plus, la pression à l’intérieur de la batterie augmente, ce qui peut provoquer des explosions dans les cas graves.

Les principales causes de ces réactions au niveau de l’électrolyte sont les suivantes :

• Conditions d’environnement et de fonctionnement défavorables : L’insolation directe, les températures ambiantes élevées ou la surcharge interne peuvent entraîner une accumulation de chaleur et une élévation incontrôlée de la température.
• Défauts des séparateurs comme cause de courts-circuits : Des dommages mécaniques ou, dans les cas graves, la dégradation des séparateurs peuvent provoquer des courts-circuits et sont donc considérés comme la principale cause des incendies.
• Réactions secondaires de l’anode : À haute température, il est possible que le graphite (matériau de l’anode) réagisse avec l’électrolyte, libérant en outre de la chaleur et des gaz.

Si les batteries modernes sont équipées d’un BMS (Système de Gestion de Batterie) qui avertit précocement l’utilisateur en cas de risque imminent d’incendie, celui-ci ne peut pas empêcher la survenue de l’incendie. C’est ici que les batteries semi-solides apportent la solution.

Comment les batteries semi-solides résolvent le problème de sécurité ?

Comme expliqué précédemment, la racine du problème des cellules LFP réside dans leurs électrolytes liquides. Si les batteries à électrolyte solide ne sont pas facilement inflammables, elles souffrent toutefois d’une mauvaise perméabilité ionique et de problèmes de contact entre l’électrolyte et l’électrode – ce qui limite leurs performances et leur durée de vie.

La solution : les batteries semi-solides allient le meilleur des deux mondes.

1. Inflammabilité réduite des électrolytes

Les solides résistent mieux à la température et s’évaporent moins facilement que les liquides. Utilisés en complément des séparateurs, ils réduisent considérablement la proportion de solvants facilement inflammables.

2. La structure gélifiée empêche l’évaporation et les fuites

L’ajout d’électrolytes solides confère à l’électrolyte une structure gélifiée qui ne s’évapore pas. Même en cas de court-circuit interne, les conditions nécessaires à la formation d’un foyer d’incendie ne sont donc pas réunies.

3. Résistance aux dendrites de lithium

La croissance des dendrites de lithium qui traversent la membrane est la principale cause des courts-circuits et des incendies dans les batteries au lithium classiques. La structure gélatineuse des batteries semi-solides peut empêcher la pénétration des dendrites de lithium et réduire le risque de perforation de la membrane. La structure gélatineuse bloque la croissance des dendrites, l’une des principales causes de courts-circuits dans les cellules conventionnelles.

4. Formation d’une couche SEI (Solid Electrolyte Interphase) plus stable

Le composant solide forme une couche limite plus stable vers l’anode en graphite, minimise les réactions secondaires et augmente la température seuil pour les passages thermiques. Les composants solides et la couche SEI augmentent la stabilité et la résistance à la chaleur.

Tout cela a été prouvé à l’aide de tests en laboratoire, décrits ci-dessous

Test interne de prévention des courts-circuits :

lorsqu’une aiguille en acier de 3 mm a été enfoncée, la cellule semi-rigide n’a présenté aucun dégagement de fumée, aucun incendie, aucune explosion.

Test de résistance à la chaleur :

Même à 160 °C dans un four, la cellule est restée stable – aucune réaction thermique n’a été observée.

 

Essai de sécurité en cas de surcharge :

Même en cas de surcharge à 25 V (taux de 0,5 C), bien au-delà de la tension nominale, aucune fuite de gaz n’a été mesurée.

Court-circuit externe :

Un court-circuit réalisé avec un conducteur < 1 mΩ n’a entraîné aucun dégagement de chaleur ni aucune transition thermique.

Il ressort de tout cela que les batteries lithium semi-solides sont l’avenir des installations solaires conventionnelles

Avec l’arrivée des installations solaires plug-and-play, la demande en systèmes de stockage d’électricité sûrs et nécessitant peu d’entretien augmente. Les batteries lithium-fer-phosphate semi-solides offrent exactement cela : une solution ignifugée, stable et durable pour un usage domestique.

Elles réduisent considérablement le risque d’incendie et d’explosion, tout en garantissant des performances et une durée de vie inchangées. Le passage à la technologie semi-solide n’est donc pas seulement une promesse de sécurité pour votre maison, c’est aussi un pas vers un avenir technologiquement plus avancé.