Encensé par la critique lors de sa sortie, le Galaxy Note 7 de Samsung était promis à un beau succès commercial. C’était sans compter un défaut de conception majeur, fruit de la surenchère technologique à laquelle se livrent les fabricants de smartphones. © Aaron Yoo, Flickr, CC BY-ND 2.0

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Explosions de Galaxy Note 7 : pour Samsung, les batteries sont bien fautives

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Samsung vient de publier son rapport d'expertise livrant les causes officielles qui ont conduit aux cas d'explosion de batteries sur le Galaxy Note 7 et, in fine, à l'arrêt de la commercialisation de ce smartphone haut de gamme. Le géant coréen dit avoir identifié deux défauts de conception différents dans les deux modèles de batteries utilisés.

Il aura fallu trois mois à Samsung pour fournir des explications sur le problème technique affectant son smartphone Galaxy Note 7 dont la batterie était susceptible de prendre feu ou d'exploser. Face à une série d'incidents, la firme sud-coréenne avait procédé à un rappel des 2,5 millions de terminaux mis en circulation en proposant un modèle de remplacement équipé d'une batterie issue d'un autre fournisseur. Las, la série noire s'est poursuivie malgré tout, laissant penser à un défaut de conception majeur du Note 7. Devant l'ampleur du problème, le constructeur a tout bonnement stoppé la commercialisation de son smartphone haut de gamme en promettant de faire toute la lumière sur cette affaire.

Pour mener son enquête, Samsung indique qu'il a mobilisé quelques 700 de ses chercheurs et ingénieurs qui ont procédé à des tests sur plus de 200.000 Galaxy Note 7 et 30.000 batteries. Trois sociétés indépendantes ont également mené des expertises : ExponentUnderwriters LaboratoriesTÜV Rheinland.

Verdict : des défauts de conception distincts ont été constatés sur les deux modèles de batteries utilisés. La série initiale de Galaxy Note 7 était équipée de batteries (identifié dans le rapport sous le nom de « battery A ») fabriquées par Samsung SDI, une filiale du conglomérat sud-coréen. Les Note 7 de remplacement renvoyés aux clients étaient équipés de batteries provenant de chez Amperex Technology Ltd (ATL). Et aussi surprenant que cela puisse paraître, les deux modèles de batteries présentaient de graves défauts de fabrication.

Les batteries de Samsung SDI déformaient les anodes

Dans le cas des batteries produites par Samsung SDI, le rapport indique que l'extrémité de la partie négative de l'électrode (anode) s'est retrouvée déformée au niveau du coin supérieur droit en raison d'un emballage trop étriqué. Une configuration anormale qui a favorisé la survenue de court-circuit. Exponent note que ce défaut était présent sur l'ensemble des batteries examinées par ses soins ainsi que celles analysées par Samsung, ce qui indique que la quasi-totalité de la première série de Galaxy Note 7 était affectée. Samsung précise en outre avoir remarqué que les anodes étaient trop longues, ce qui amenait leur extrémité dans la partie recourbée de la batterie avec pour effet de les tordre.

En ce qui concerne le second modèle de batterie fabriqué par ATL (identifié dans le rapport sous le nom de « battery B ») auquel Samsung avait eu recours pour les Galaxy Note 7 de remplacement, il s'agit d'un problème de soudure. Lors du processus d'assemblage de ces batteries, la soudure de la languette de la cathode a laissé des bavures proéminentes et pointues.


Dans cette infographie consacrée aux batteries de la première série de Galaxy Note 7 fabriquées par Samsung SDI (filiale de Samsung), le constructeur montre que l'emballage trop compact a eu pour effet de tordre l'anode (negative electrode) dans le coin supérieur droit. Samsung révèle également un facteur additionnel (additional contributing factor), à savoir le fait que l'extrémité de l'anode venait se tordre dans la partie recourbée de la batterie. © Samsung

Samsung a renforcé ses contrôles de sécurité pour les batteries

Or, lors du processus de charge et de décharge de la batterie, les électrodes gonflent et se contractent. Un mouvement propre aux batteries lithium-ion qui a amené ces excroissances de soudure à perforer les feuilles d'isolant et de séparation intercalées entre les électrodes, provoquant un contact entre la languette positive et l'électrode négative, causant à terme un court-circuit et une explosion de la batterie. Samsung dit avoir également découvert que certaines batteries de chez ATL ne comportaient carrément pas de ruban isolant, ce qui révèle d'inquiétantes négligences au niveau des procédures de contrôle qualité.

Fort de ces conclusions, Samsung a revu en profondeur ses protocoles en matière de contrôles de sécurité sur les batteries. Un processus de vérification en huit étapes a été mis en place, inspiré des méthodes employées lors de cette enquête. Il prévoit notamment des examens aux rayons X et un démontage manuel des batteries pour constater d'éventuels défauts physiques.

Un groupe de travail composé de chercheurs et d'experts indépendants veillera au grain afin de conjuguer innovation et sécurité. Enfin, Samsung va prévoir des renforts autour des batteries de ses terminaux afin de mieux les protéger et compte aussi améliorer les algorithmes qui les pilotent. Aussi rassurantes soient-elles, ces explications ne règlent en tout cas pas la question du recyclage de ces millions de Galaxy Note 7 mis au rebut.

Pour en savoir plus

Un design trop fin serait à l'origine du problème

Article initial de Marc Zaffagni, paru le 17/12/2016

Une équipe d'ingénieurs indépendants s'est attelée à étudier de près la conception d'un Galaxy Note 7 et découvert qu'un espace insuffisant laissé à la batterie pourrait expliquer la surchauffe et la combustion du smartphone. Un « problème fondamental » au niveau du design qui aurait conduit à l'annulation pure et simple de la commercialisation de ce mobile haut de gamme.

Samsung n'a toujours pas donné d'explication officielle concernant le défaut de fabrication qui l'a conduit à interrompre la commercialisation de son smartphone haut de gamme, le Galaxy Note 7, après de nombreux cas de surchauffe et de combustion rapportés un peu partout dans le monde. Dans un premier temps, la firme sud-coréenne avait imputé le problème à la batterie fabriquée par l'une de ses filiales, Samsung SDI. Las, les Galaxy Note 7 de remplacement, équipés d'une batterie différente, avaient aussi une fâcheuse tendance à prendre feu.

Autrement dit, le problème ne concernait sans doute pas la seule batterie. Il devait s'agir de quelque chose de bien plus sérieux pour pousser le fabricant à abandonner ce modèle phare seulement deux mois après son lancement. Face au mutisme de Samsung et aux spéculations qui courent, Instrumental, une société qui propose ses services aux industriels pour les aider à identifier les défauts de conception et malfaçons dans leurs produits, a décidé de mener l'enquête.

Deux de ses spécialistes ont donc examiné les entrailles d'un Galaxy Note 7 pour tenter de comprendre. Et ils ont rapidement constaté que le design interne du smartphone provoquait une compression de la batterie sans même qu'une contrainte physique ne soit exercée. Pour comprendre l'importance de cette découverte, revenons un instant sur le fonctionnement de la batterie lithium ion d'un smartphone.

La batterie du Galaxy Note 7 logée dans un berceau usiné

Durant le processus charge/décharge, la batterie lithium se dilate sous l'effet de la circulation des ions entre les électrodes. Il est donc impératif de ménager un vide autour de la batterie à même de pouvoir compenser ce changement de volume. Car, en cas de compression trop importante, la couche de séparation en polymère placée entre la cathode et l'anode ne joue plus son rôle d'isolant. Le flux d'énergie se dirige alors vers l'électrolyte, ce qui provoque un phénomène d'emballement thermique qui peut déboucher sur une combustion, voire une explosion de la batterie.

Selon l'équipe d'Instrumental, c'est exactement le scénario qui s'est produit pour le Galaxy Note 7. En examinant l'agencement interne du smartphone, les deux experts Anna Shedletsky et Samuel Weiss ont remarqué que la batterie mesurant 5,2 millimètres d'épaisseur reposait dans un berceau usiné offrant exactement la même profondeur. Or, d'après eux, la pratique communément admise en matière d'ingénierie est de laisser un espace équivalent à environ 10% de l'épaisseur. Dans le cas présent, il aurait fallu ménager un vide de 0,5 millimètres pour permettre à la batterie de « respirer » sans la compresser.

À la question du pourquoi un choix technique aussi périlleux a pu être validé par les ingénieurs Samsung, Instrumental donne une explication, somme toute assez logique. Dans la bataille acharnée que se livrent les constructeurs de smartphones, chaque nouveau modèle se doit de faire mieux que son prédécesseur : plus de puissance, plus d'autonomie, un affichage encore plus performant, des qualités photovidéo améliorées... Et tout cela devant loger dans un design le plus fin et élégant possible.

Ce montage réalisé par Instrumental nous montre la batterie lithium ion d’un Galaxy Note 7 engoncée dans son logement qui ne laisse pas l’espace nécessaire à la dilation qui survient pendant les phases de charge/décharge. © Instrumental

Une prise de risque mal évaluée

Face à ces contraintes, les ingénieurs tentent de repousser les limites techniques au maximum. Dans le cas du Galaxy Note 7, Instrumental parle d'une « tension intellectuelle » entre les considérations liées à la sécurité et le fait de chercher à prendre un risque maîtrisé dans la conception afin d'obtenir le résultat escompté. Ainsi, les ingénieurs de Samsung ont-ils voulu compenser le fait qu'ils corsetaient la batterie en l'installant dans ce berceau usiné, une pièce onéreuse, censée la protéger des autres composants. Selon les experts d'Instrumental, c'est là la preuve d'une prise de risque assumée de la part de Samsung.

Un raisonnement qui peut se comprendre eu égard à la pression concurrentielle. Le Galaxy Note 7 se devait d'offrir une autonomie encore meilleure que son prédécesseur, le Note 5. Surtout, il fallait qu'il puisse rivaliser favorablement avec l'iPhone 7 Plus, son principal concurrent sorti quasiment peu de temps après. Mais comment se fait-il qu'un constructeur de l'envergure de Samsung n'ait pas décelé le moindre problème de conception durant la phase de développement du Galaxy Note 7 ?

Pour Instrumental, il est possible que le processus de fabrication de la batterie ait évolué au cours du programme de développement et que les dernières versions n'aient pas été testées avec la même rigueur que les premiers prototypes.

Si ce scénario d'une prise de risque assumée, mais mal évaluée, semble assez crédible, il faudra tout de même attendre les explications finales de Samsung. Une chose est sûre, ce fiasco industriel sonne comme un avertissement pour tous les autres fabricants de smartphones qui appliquent la même stratégie d'ingénierie « agressive », susceptible de se retourner contre eux à tout moment.