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L'emballement thermique d'un système de stockage d'énergie par batterie ne commence pas par un incendie. Des changements à l'intérieur d'une cellule lithium-ion peuvent se développer bien avant que les températures n'atteignent un niveau critique. Détecter ces changements précocement peut laisser plus de temps pour intervenir avant qu'une défaillance de cellule ne se transforme en un incident de sécurité plus grave.
Une cellule de batterie peut devenir instable pour de nombreuses raisons, y compris des dommages internes, des problèmes électriques ou une chaleur excessive. Mais une cellule anormale n'entre pas soudainement en emballement thermique. Son état évolue avec le temps. Les caractéristiques électriques peuvent changer, des gaz peuvent se former et la pression à l'intérieur de la cellule peut augmenter avant qu'une augmentation significative de la température ne devienne visible. Ces changements créent une fenêtre pendant laquelle le problème peut être détecté avant que la cellule n'atteigne l'emballement thermique. Si cela se produit, la chaleur et les gaz libérés peuvent affecter les cellules voisines et provoquer la propagation de la défaillance.
La sécurité des systèmes de stockage dépend donc non seulement de la maîtrise d'un incident après le début de l'emballement thermique. Elle dépend également de l'identification des changements électriques et physiques qui le précèdent.
LONGi aborde cela grâce à son système de contact intelligent des cellules, ou iCCS, qui fait partie de l'architecture de sécurité de ses systèmes de stockage d'énergie par batterie, regroupés sous LONGi ONE. En plus de la surveillance conventionnelle de la tension, de la température et des surintensités, iCCS utilise des indicateurs supplémentaires pour identifier les comportements anormaux des cellules à différents stades de leur développement.
L'emballement thermique a des étapes détectables
Une cellule en dégradation émet différents signaux d'alerte au fur et à mesure que le problème se développe. Ses caractéristiques électriques peuvent changer en premier. Plus tard, des gaz peuvent se former à l'intérieur de la cellule, la pression peut augmenter et la cellule peut se dilater. Si le problème persiste, la soupape de sécurité peut s'ouvrir et de l'électrolyte et du gaz peuvent s'échapper. Les changements de tension et de température peuvent devenir plus prononcés à mesure que la cellule approche de l'emballement thermique.
Ce sont les signes avant-coureurs que l'iCCS de LONGi est conçu pour surveiller. Au lieu de s'appuyer principalement sur la tension et la température, il ajoute des indicateurs plus précoces tels que les changements de résistance interne, de pression, l'état de la soupape de sécurité et les fuites d'électrolyte.
La recherche récente sur les batteries soutient l'importance de surveiller ces changements physiques précoces. Une étude de 2025 publiée dans Communications Engineering a révélé que la contrainte mécanique peut révéler un comportement anormal des cellules avant des changements significatifs de température externe dans plusieurs conditions de défaillance. Les chercheurs soulignent une limitation fondamentale de la surveillance de la température de surface : la chaleur générée à l'intérieur d'une cellule prend du temps pour atteindre son extérieur.
La recherche sur les cellules LFP de grande capacité parvient à une conclusion similaire. Une étude de 2025 dans le Journal of Power Sources évaluant la tension, la température, la déformation, la pression interne et la force externe a identifié la pression interne comme un paramètre efficace pour suivre le développement de l'emballement thermique. Une étude expérimentale distincte sur des cellules LFP de 280 Ah a révélé que les changements de contrainte mécanique fournissaient une indication précoce avant l'ouverture de la soupape de sécurité.
Ces conclusions sont pertinentes pour le principe de conception derrière l'iCCS de LONGi : une cellule peut fournir des signaux électriques et physiques détectables avant que la surveillance conventionnelle de la température n'indique une condition thermique critique.
L'iCCS de LONGi étend la fenêtre de détection
La surveillance conventionnelle des cellules repose généralement sur les données de tension et de température. Le système de contact intelligent des cellules (iCCS) de LONGi ajoute des indicateurs et des analyses supplémentaires pour identifier les conditions anormales des cellules plus tôt.
L'un d'eux est la résistance en courant continu, ou DCR. Les changements de résistance interne peuvent fournir des informations supplémentaires sur l'état d'une cellule avant que des signes d'alerte plus évidents n'apparaissent. L'iCCS combine cela avec des capteurs de température, de pression et de fuite, ainsi qu'une surveillance du courant et de la tension. Ensemble, ces fonctions de surveillance permettent à l'iCCS de suivre différents signes de comportement anormal des cellules au fur et à mesure de leur développement. Selon les données techniques de LONGi, le système iCCS peut fournir une prédiction d'emballement thermique de trois à six mois à l'avance.
À mesure qu'une cellule se rapproche de l'emballement thermique, des changements physiques fournissent un avertissement supplémentaire. La pression peut augmenter, la cellule peut se dilater et, à un stade ultérieur, la soupape de sécurité peut s'ouvrir et de l'électrolyte ou du gaz peut s'échapper. LONGi indique que l'iCCS peut fournir une alarme d'emballement thermique de trois à cinq minutes à l'avance à ce stade. Cela crée plusieurs couches de détection plutôt que de s'appuyer sur un seul seuil d'alarme.
La séquence est importante. Les changements de résistance interne peuvent fournir des informations sur les anomalies en développement, tandis que la pression, les fuites et d'autres indicateurs physiques ajoutent des informations supplémentaires à mesure que l'état de la cellule progresse. La tension et la température restent des paramètres de sécurité essentiels tout au long du processus de surveillance. Les différents indicateurs fournissent donc des informations complémentaires sur l'état de la cellule plutôt que de s'appuyer sur un seul paramètre pour identifier un défaut en développement. La valeur de l'iCCS réside donc non pas dans le remplacement de la surveillance BMS conventionnelle, mais dans l'ajout d'indicateurs supplémentaires au niveau de la cellule et dans l'extension de la période pendant laquelle une anomalie en développement peut potentiellement être reconnue.
La détection au niveau de la cellule est importante car la propagation commence localement
Les systèmes de stockage d'énergie par batterie à l'échelle utilitaire contiennent un grand nombre de cellules organisées en modules, en packs et en architectures de systèmes plus larges. Un événement thermique, cependant, peut provenir d'une cellule individuelle.
Une fois que la chaleur et les gaz chauds de cette cellule affectent les cellules voisines, une défaillance locale peut se transformer en propagation thermique. La recherche expérimentale continue de montrer que le transfert de chaleur, les gaz chauds et les matériaux éjectés par les cellules défaillantes peuvent contribuer à la propagation à travers les modules de batterie.
C'est pourquoi la détection au niveau de la cellule est importante. Plus tôt une cellule anormale peut être identifiée, plus il y a de possibilités de réagir avant que son état n'affecte les cellules voisines ou une plus grande partie du système de stockage.
L'iCCS de LONGi combine la surveillance électrique au niveau de la cellule avec des indicateurs physiques associés à la dégradation des cellules. Ces informations alimentent l'architecture de sécurité plus large du BMS et du BESS, ajoutant une couche de détection précoce avant que la protection incendie ne devienne pertinente.
Une détection plus précoce peut réduire l'impact sécuritaire et économique d'une défaillance de BESS
Le bénéfice de la surveillance prédictive des cellules ne se limite pas à la sécurité incendie. Une anomalie en développement identifiée précocement peut potentiellement être examinée lors de la maintenance avant qu'elle ne devienne un événement thermique. Une fois que l'emballement thermique se propage au-delà de la cellule d'origine, les conséquences potentielles peuvent s'étendre à d'autres cellules, modules et composants du système.
Pour un propriétaire d'actif, cette différence a également une dimension économique. Des dommages plus importants peuvent signifier plus d'équipements nécessitant une inspection ou un remplacement et des périodes plus longues de disponibilité réduite ou d'arrêt. La détection précoce ne peut pas éliminer le risque lié aux batteries, mais elle peut créer davantage d'opportunités pour résoudre un problème tant que ses conséquences physiques restent limitées.
La détection et la suppression d'incendie restent donc des éléments essentiels de la sécurité des BESS, mais elles abordent une étape ultérieure de la chaîne de risque. La surveillance prédictive déplace une partie de la stratégie de sécurité en amont : l'objectif n'est pas simplement de détecter un incendie plus rapidement, mais d'identifier le développement anormal des cellules avant qu'il n'y ait d'incendie à détecter.
Pour les développeurs, les EPC et les propriétaires d'actifs comparant les technologies BESS, cela soulève plusieurs questions : Quels paramètres sont surveillés au niveau de la cellule ? Le système peut-il détecter des changements physiques et électriques ? Peut-il identifier un développement anormal avant une augmentation significative de la température ? Et dans quel délai ces indicateurs peuvent-ils fournir des informations exploitables ?
L'iCCS de LONGi aborde cette partie antérieure de la chaîne de sécurité en combinant l'analyse DCR et la surveillance électrique au niveau de la cellule avec des indicateurs physiques, notamment la pression, l'état de la soupape de sécurité et les fuites d'électrolyte. La pertinence commerciale découle de l'ingénierie : l'identification précoce d'un problème de cellule en développement crée plus d'opportunités d'intervenir avant qu'une anomalie au niveau de la cellule ne dégénère en un événement système plus vaste.
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