Accus LiPo / LiFe : les dangers et leurs causes

Avant de détailler comment bien prendre soin de ses accus LiPo / LiFe pour éviter tout risque et profiter pleinement de leurs bénéfices en toute sérénité, voici les causes et les conséquences dangereuses d'une mauvaise utilisation.

Les chocs

Même protégés par le châssis ou une coque (hardcase), il faut impérativement veiller à épargner les accus de tout choc direct (chute de l'accu sur le sol, percussion par un autre véhicule en particulier si l'accu est exposé...). Un choc direct entraîne un enfoncement des cellules (plus prononcé dans le cas des softcase, mais la coque rigide ne pardonne pas tout) : cette pression va provoquer une perturbation de la chimie interne des cellules qui va conduire à les endommager gravement et à les faire gonfler de manière permanente. C'est également la raison pour laquelle le logement de l'accu ne doit pas être trop étroit : en cours d'utilisation (quand le modèle roule), l'excitation de la chimie interne des cellules provoque un léger gonflement qui est normal. Le logement d'accu doit impérativement autoriser et ne pas perturber cette légère prise de volume. Voir plus bas le point gonflement.

La déchirure

Pendant le roulage, ou en insérant ou extrayant l'accu du châssis, les gravillons pointus qui se sont introduits dans le logement de l'accu peuvent déchirer la gaine des accus softcase par frottement. Toute altération de la gaine protectrice expose dangereusement les cellules : après chaque session, un accu doit être soigneusement inspecté pour repérer tout dommage, en particulier les softcase. A l'atelier, on évitera de manipuler des objets pointus tels un cutter ou des ciseaux à proximité d'accus softcase. Voir plus bas le point incendie.

Le court-circuit

Typiquement, une inversion de polarité en branchant l'accu (notamment sur ceux disposant de prises bananes). Un court-circuit peut également se produire si on relie accidentellement les 2 fils de l'accu ou si un fil est dessoudé du connecteur. En théorie, ce sont les circuits électroniques internes de l'accu qui serviront de fusible : l'accu ne pourra plus être utilisé, mais il ne sera pas dangereux. Ceci reste théorique : l'alternative immédiate suite à un court-circuit est décrite plus bas au point incendie.

Le sous-dimensionnement de l'accu

Il s'agit typiquement de l'utilisation d'un accu de trop faible capacité dans une configuration de modèle trop exigeante. Ce phénomène s'observe notamment (mais pas toujours et pas seulement) avec les modèles Short-Course : la motorisation est souvent très puissante, le style de pilotage "gaz à fond tout en glisse" est très exigeant et l'engin est lourd (plus lourd qu'un 1/10 classique) : un accu ne disposant pas d'un taux de décharge suffisant (nb de C x capacité en A) devra fournir plus d'intensité que ce dont il est capable. Pour rappel, nous avons vu que les taux de décharge annoncés par les fabricants d'accus sont avant tout des arguments marketing. Un accu sollicité au-delà de ses capacités gonflera de manière permanente. Voir plus bas le point gonflement.

La sous-tension ou la sur-tension

Lors de son utilisation, l'accu ne décharge pas toutes les cellules qui le composent de manière identique. Ce manque de synchronisation peut provoquer le passage d'une cellule sous son seuil critique de tension alors que l'autre ou les autres cellules resteront au-dessus de ce seuil. Le seul moyen d'éviter ce problème est d'utiliser à bon escient la fonction cut-off du variateur ou un dispositif d'alarme. Ce problème de sous-tension peut également se produire après un stockage très prolongé sans avoir placé l'accu en mode stockage (voir plus bas dans la partie chargeur).

Une sur-tension peut également se produire dans le cas d'une charge non-équilibrée de l'accu. Raison pour laquelle un accu LiFe ou LiPo doit TOUJOURS être chargé avec équilibrage (voir plus bas dans la partie chargeur).

La mise en sous-tension ou en sur-tension d'une cellule détruit la cellule. Voir plus bas dans le point incendie.

Le gonflement

Il est normal d'observer un léger gonflement de l'accu après utilisation (1 à 2mm max). Après l'avoir laissé au repos 1 à 2 heures (hors du modèle), le gonflement disparaît. Dans le cas où le gonflement devient permanent, l'accu doit être considéré comme non opérationnel et dangereux. En effet, ce gonflement permanent sollicite l'étanchéité de la poche qui contient le polymère de la batterie : cette poche ne peut pas résister éternellement au gonflement, d'autant que celui-ci empire à chaque utilisation.

Le gonflement permanent est immédiatement visible sur les accus softcase. Sur les accus hardcase, il ne devient visible qu'à partir du moment où il est déjà suffisamment prononcé pour déformer la coque extérieure, donc dans un état déjà très avancé dans son processus de destruction. Voir le point incendie ci-dessous.

L'incendie

Sitôt qu'une cellule est percée, qu'il s'agisse d'un perçage direct ou résultant d'un gonflement des cellules, un liquide suinte : vous n'avez alors que quelques secondes pour isoler la batterie en la déposant sur une surface ignifuge (dans le sac de charge, sur du carrelage, dans un évier, dans un tas de sable...).

Dans le cas des accus LiFe, des gaz s'échappent (nocivité inconnue, certainement pas sans danger), mais il n'y a pas de risque d'incendie.

Dans le cas des accus LiPo, l'oxygène présent dans l'air déclenche une réaction violente qui provoque une "explosion" (comme un fumigène) : vous trouverez de nombreuses vidéos sur le net à ce sujet. Dans tous les cas, sauf à être équipé de l'extincteur spécifique qui convient à cette situation, l'incendie durera aussi longtemps qu'il reste des composants chimiques à consumer dans la batterie. Si l'accu se trouve sur ou à proximité d'une surface inflammable, l'incendie se propagera immédiatement à tout ce qui est autour (modèle si l'accu était encore dedans, appartement, maison...).

Utiliser un accu lithium

Maintenant que nous avons détaillé les causes d'une utilisation à risques et leurs conséquences dangereuses, voyons comment prendre soin de ses accus pour en profiter en toute sérénité.

Comme nous l'avons vu précédemment, un accu LiFe ou LiPo doit être calé dans son logement pour éviter qu'il ne bouge : ceci permet d'éviter tout frottement potentiel sur des gravillons qui peuvent endommager ses protections externes et éviter qu'il ne heurte violemment les parois du logement. Cependant, le logement doit également être assez spacieux pour accueillir l'accu et lui accorder une légère liberté de mouvement qui autorisera le léger gonflement que l'on observe en cours d'utilisation. L'idéal est donc un logement qui offre 1 à 2mm de tolérance tout autour de l'accu. Au besoin, on utilisera des cales en mousse pour parfaire le maintien.

Pour utiliser en toute sécurité un acccu LiFe ou LiPo dans un modèle, il faut impérativement respecter l'un des deux branchements ci-dessous :

Sur la première photo, l'accu est connecté normalement au variateur mais également à un dispositif d'alarme externe via la petite prise nommée prise d'équilibrage : l'électronique intégrée à tout les accus LiFe ou LiPo fournit les informations sur la tension de chaque cellule via cette prise. Le dispositif d'alarme reçoit ces informations et se manifeste lorsque la tension d'une cellule atteint la valeur d'alarme programmée dans le dispositif (si ce réglage est disponible : par défaut, il sera fixé à 3.3v pour les alarmes LiPo. Pour les LiFe, il faut utiliser et programmer un Cell Checker à la valeur souhaitée).

Sur la deuxième photo, l'accu est connecté normalement au variateur qui surveille la tension de l'accu. J'ai bien écrit qu'il surveille la tension de l'accu et non la tension de chaque cellule, contrairement à un dispositif d'alarme externe. Sauf erreur, un variateur surveille uniquement la tension globale de l'accu, ceci malgré ce que laisse penser le paramétrage de la valeur de coupure (par cellule) sur tous les variateurs.

En pratique, les valeurs de coupure par cellule à programmer dans les variateurs et les dispositifs d'alarme externes sont les suivantes (quand ce paramétrage est possible). Sinon les valeurs par défaut sont celles des LiPo, à l'exception des variateurs Tamiya qui sont paramétrés uniquement pour les LiFe (non modifiable) :

• Coupure LiFe : 3.0V / cellule (valeur recommandée car la tension par cellule chute brutalement à partir de 3.0V)
• Coupure LiPo : 3.3V / cellule

Il n'est pas nécessaire de programmer des valeurs de coupure plus conservatrices (donc plus hautes) : le seuil d'endommagement d'une cellule LiFe se situe à 2.5V (mais chute très brutalement à partir de 3.0V, d'où une coupure en amont) et à 3.0V pour une cellule LiPo. Sachant que la coupure ou l'alarme se déclenche dès l'atteinte de la valeur de coupure (donc sur un fort appel de courant) et que la tension remonte toujours légèrement une fois terminé le fort appel de courant, la tension réelle au repos après coupure ou alarme se situe 0.1 à 0.2V au-dessus de la valeur de sécurité.

Dans tous les cas, dès le déclenchement de la coupure ou de l'alarme, le modèle doit immédiatement être stoppé, puis éteint, et l'accu doit être débranché (il reste toujours une petite consommation résiduelle des variateurs, même lorsqu'ils sont éteints).

Revenons un instant sur la surveillance des variateurs qui s'opère sur la tension globale de l'accu et non par cellule : bien que cette solution ne soit pas "propre", elle s'avère fiable et sûre en pratique. En effet, bien que la décharge de l'accu ne se fasse pas de manière équilibrée entre les cellules, l'écart atteint rarement 0.3V entre les cellules. Cet écart correspond à la marge de sécurité entre les valeurs de coupure et le seuil de tension critique pour les cellules, et encore une fois, la coupure s'opère sur de forts appels de courant. Toutefois, cette règle fiable et sûre en pratique reste conditionnée à l'utilisation d'éléments de qualité, qu'il s'agisse de la précision de surveillance de la tension globale de l'accu par le variateur comme de la qualité de l'accu et de chacune des cellules qui le composent.

L'intérêt d'utiliser la coupure du variateur est de bénéficier de la solution la plus simple (une fois le paramétrage du variateur effectué correctement). L'inconvénient d'un dispositif d'alarme externe est d'ajouter un élément supplémentaire qu'il va falloir placer dans le châssis. Dans tous les cas, il reste parfaitement possible de coupler les 2 méthodes de contrôle de tension.