Transport de batteries au lithium : tout ce qu’il faut savoir

La demande de batteries au lithium, en constante hausse, a conduit à l’introduction de normes et de réglementations afin de gérer au mieux leur transport.

Nous vivons aujourd’hui dans un contexte où l’énergie génère désormais la quasi-totalité des activités humaines: de l’agriculture à l’industrie lourde, en passant par les services et la « technologie personnelle », aucun secteur n’échappe à cette demande constante.

Le secteur de l’électrification industrielle suit lui aussi ce phénomène : incité par des politiques internationales de durabilité toujours plus pressantes et par les avantages remarquables qui dérivent de la transition énergétique, il connaît une période particulièrement prolifique.

Ces dernières années, le mot électrification est le plus souvent associé aux batteries au lithium.

Si elles ont tout d’abord concerné les ordinateurs et les petites applications d’outillage, elles ont progressivement évolué vers l’électrification de véhicules hybrides ou entièrement électriques et, de nos jours, les producteurs de machines industrielles et de véhicules électriques sont de plus en plus nombreux à s’intéresser à cette technologie pour la transition électrique de leurs flottes / installations.

La forte augmentation de la demande a fait émerger la nécessité de « faire arriver » ces produits sur les marchés internationaux. Cela a entraîné une augmentation impressionnante des flux. Il a donc été nécessaire d’introduire des normes et des réglementations pour gérer au mieux le transport des batteries au lithium.

Transport des marchandises dangereuses : le cas des batteries au lithium

Mais quand on parle de batteries au lithium, le thème de la sécurité attire l’attention des utilisateurs et cette question concerne toutes les étapes de la filière, y compris le transport.

Aujourd’hui, différentes chimies à base de lithium sont présentes sur le marché, chacune ayant ses particularités et ses caractéristiques, ce qui les rend plus ou moins adaptées à une application donnée. La chimie n’est pas le seul élément déterminant afin de définir les bonnes performances d’une batterie au lithium : les rendements des batteries dépendent également d’un autre facteur important, le BMS.

Un système de gestion de batterie (BMS) intelligent est en effet capable d’exploiter au mieux les caractéristiques de la chimie sélectionnée, assurant une fiabilité et des performances identiques au fil du temps à travers la gestion et le contrôle de tous les dispositifs qui s’articulent autour de la batterie.

C-Rate, stabilité thermique et énergie spécifique sont quelques-unes des caractéristiques liées au risque thermique des batteries, au risque chimique, au risque électrique, jusqu’au risque cinétique.

C’est pourquoi les batteries au lithium font partie des marchandises classées comme dangereuses, au même titre que les substances chimiques ou inflammables. Comme toute autre matière, elles peuvent être transportées par tous les modes prévus : par route, mer, rail ou avion.

Toutefois, étant donné qu’elles font partie de la liste des marchandises dangereuses, leur transport est soumis à des réglementations spécifiques, qui assurent leur bonne gestion et protection pendant le transport et le stockage, afin d’éviter toute situation de danger, un incendie par exemple. C’est justement pour cela qu’elles sont classées comme des marchandises dangereuses et que leur gestion, aussi bien sur le territoire national qu’à l’international, est soumise à des réglementations européennes spécifiques, ainsi qu’à un type d’emballage spécial pour leur transport.

Quelles sont les « règles » à suivre et les modalités pour transporter en toute sécurité les batteries au lithium ?

Transport des batteries et exigences du Manuel d’épreuves et de critères.

En ce qui concerne le transport, les batteries au lithium, si elles sont dûment certifiées et qu’elles ont un type spécial d’emballage, peuvent être expédiées aussi bien par route, que par mer, rail ou avion. Toutefois, les batteries de moyennes et de grandes dimensions appartiennent aux marchandises qui ne sont pas acceptées par les compagnies aériennes, qui n’autorisent pas leur transport sur les vols cargo.

Toutes les marchandises considérées comme « dangereuses » doivent respecter les exigences spécifiques énoncées dans le document international rédigé par les Nations Unies, le Manuel d’épreuves et de critères, au sein duquel se trouve toute la réglementation à suivre pour une gestion en toute sécurité des marchandises à expédier ; la section 38.3 reporte les spécifications dédiées aux batteries lithium-ion.

À l’exception des prototypes ou des petites séries de tests, la certification UN 38.3 est obligatoire pour la manipulation sûre des batteries dans n’importe quel mode de transport, tant au niveau national qu’international, afin d’éviter les pénalités ou les retenues douanières et d’assurer que l’expédition ne présente aucun danger.

La certification UN 38.3 pour les batteries

La norme UN 38.3 est le test qui certifie l’aptitude des batteries à tout type de transport et assure qu’elles ont passé toutes les épreuves sélectives requises par la norme.

Pour obtenir la certification UN 38.3, les batteries au lithium doivent être soumises à une série rigoureuse de 8 épreuves différentes, réalisées par un centre indépendant agréé, afin d’assurer la sécurité des batteries et des cellules pendant le transport.

Les épreuves requises par le rapport d’essai UN 38.3 sont les suivantes :

T1. Épreuve de simulation d’altitude
Cette épreuve simule une zone d’avion non pressurisée à une altitude de 15 000 mètres. La batterie est soumise à une pression de 11,6 kPa pendant plus de 6 heures, après quoi certains critères de perte de masse, de fuite, d’éclatement, de rupture ou d’inflammation doivent être respectés, et la tension à vide de chaque batterie après l’épreuve ne doit pas être inférieure à 90 % de sa tension mesurée aussitôt avant l’épreuve.

T2. Épreuve thermique
La batterie est conservée pendant 6 heures à +72°C, puis pendant 6 heures à -40°C pour un total de 10 cycles. L’épreuve peut être réalisée dans une pièce unique ou dans une enceinte de choc thermique.

T3. Épreuve de vibrations
Cette épreuve simule les vibrations qui se manifestent habituellement pendant le transport.

T4. Épreuve de chocs
Cette épreuve simule un choc sur la batterie, qui est soumise à une forte accélération.

T5. Épreuve de court-circuit externe
Cette épreuve simule un court-circuit externe à la cellule, où les bornes sont court-circuitées pour comprendre leur réaction en cas d’accident.

T6. Épreuve d’impact
Cette épreuve n’est valable que pour les cellules primaires et secondaires. La batterie est soumise à un impact avec un élément de 9,1 kg, en simulant également la chute de l’emballage avant le transport.

T7. Épreuve de surcharge
Elle consiste à simuler l’état de surcharge d’une batterie rechargeable, où le courant de charge recommandé par le fabricant est fourni 24 fois, et ce, pendant 2 heures. La batterie doit être contrôlée pour vérifier qu’elle ne présente ni éclatement ni inflammation dans les 7 jours qui suivent l’épreuve.

T8. Épreuve de décharge forcée
Cette épreuve simule la condition de décharge forcée de la batterie pour toute sa capacité.

Résumé des épreuves de la batterie : le passeport des batteries

Une fois qu’il a été vérifié que les batteries sont conformes à toutes les normes énoncées dans la section 38.3 du Manuel d’épreuves et de critères, il est essentiel, pour procéder à la logistique sortante, de s’assurer que la documentation qui accompagne l’expédition et qui est associée à l’étiquetage est correcte et complète.

En effet, à partir du 1^er janvier 2020, la dernière révision du Manuel d’épreuves et de critères exige que chaque batterie apte au transport soit accompagnée d’un document appelé « Battery Summary Test » qui résume toutes ses informations et caractéristiques d’identification, ainsi que les épreuves auxquelles elle a été soumise, afin de faciliter son identification et de vérifier sa sécurité pendant le transport.

Comment les batteries au lithium sont-elles classées et quelles sont les réglementations régissant leur transport ?

Le transport des marchandises dangereuses, et notamment des batteries au lithium, est régi, selon le mode d’expédition choisi, par des réglementations spécifiques, aussi bien européennes qu’internationales, auxquelles les transporteurs sont tenus de se conformer :

Chaque règlement énonce les exigences relatives à la sécurité du transport de ces marchandises dangereuses et indique les obligations et les responsabilités auxquelles toutes les parties concernées sont tenues de se conformer. Chacun de ces règlements fournit également des informations sur les critères de classification des marchandises, les emballages les plus appropriés, les conditions de transport, le marquage des colis et des unités de transport, la rédaction des documents de transport et les types de véhicules appropriés.

La classification des batteries pour le transport

Les batteries au lithium, comme tous les objets classés comme « dangereux », sont associées à une classe de danger spécifique. En effet, les batteries lithium-ion appartiennent à la Classe 9 : Matières et objets dangereux divers; cela implique que toutes les expéditions de ces marchandises doivent porter l’étiquette spécifique à cette classe.

Pour assurer une sécurité totale lors du transport, les batteries au lithium sont divisées en deux catégories par la réglementation :

• Batteries rechargeables (en règle générale, lithium-ion)
• Batteries non rechargeables ou jetables

Une seconde distinction tient compte de la manière dont elles seront emballées pour l’expédition :

• Batterie seule
• Batterie avec un dispositif (voiture, véhicule ou dispositif générique)
• Insérée à l’intérieur du dispositif lui-même

Les codes ONU identifiant le type de marchandise

Après avoir défini la nature de la matière à transporter et les caractéristiques de l’expédition, il sera alors possible d’identifier le numéro de code ONU (composé de 4 chiffres précédant l’abréviation « UN »), attribué par le comité international de la CEE-ONU, afin d’identifier sans ambiguïté, dans le monde entier, un type particulier de marchandise dangereuse.

Pour les batteries rechargeables lithium-ion, les codes attribués sont UN3480 et UN3481.

Classe 9 – UN3480 – Batteries lithium-ion – Batteries non emballées ou non installées dans l’équipement.
Ce code ONU identifie les batteries lithium-ion emballées sans le dispositif, c’est-à-dire les batteries qui sont expédiées séparément de l’équipement avec lequel elles seront utilisées par le client final.

Classe 9 – UN3481 – Batteries lithium-ion contenues dans l’équipement – Batteries contenues ou intégrées / installées dans l’équipement.

Les batteries contenues dans un équipement, qui arrivent à leur destination déjà installées dans l’équipement ou le dispositif pour lequel elles ont été conçues, sont en revanche classées avec le code susmentionné.

Cette classification s’applique aussi bien aux batteries au lithium emballées avec l’équipement ou le dispositif pour lequel elles sont conçues, mais non directement installées ou connectées, qu’aux batteries déjà installées et connectées à l’équipement pour lequel elles doivent être utilisées.

Exigences supplémentaires concernant les batteries à communiquer aux transporteurs

Après avoir identifié avec précision le type de classification auquel la batterie au lithium spécifique appartient (UN3480 ou UN3481 – il convient de rappeler qu’il est également possible de trouver facilement la classification correcte via la fiche de données de sécurité du produit – FDS), il est également nécessaire de fournir des informations supplémentaires pour lesquelles des exigences spécifiques pourraient être requises : le poids, les dimensions, la capacité et l’état de la batterie.

La rubrique « état de la batterie » est d’une importance cruciale pour s’assurer que l’emballage utilisé est bien approprié afin de ne pas recevoir de plaintes de la part des transporteurs.

Les états des batteries peuvent être divisés selon les cas suivants :

• Batteries neuves
• Batteries défectueuses ou non fonctionnelles (non endommagées)
• Batteries destinées à l’élimination ou au recyclage
• Batteries gravement endommagées (à la suite d’un accident ou d’un test)
• Batteries prototypes ou petits lots de production de moins de 100 pièces

Dans le cas de batteries déclarées endommagées, un emballage spécifique peut être exigé par les autorités de transport pour assurer la sécurité et la protection de ceux qui les transportent.

La chaîne de valeur, de la conception au transport des batteries : l’expérience de Flash Battery

Toutes les batteries au lithium personnalisées Flash Battery destinées à des équipements industriels et aux véhicules électriques sont conformes aux exigences de la certification UN 38.3 reportées dans le Manuel d’épreuves et de critères, et respectent des mesures de sécurité précises afin d’assurer les normes de qualité les plus élevées à toutes les parties concernées, tout au long de la chaîne de valeur, de la conception à l’expédition en passant par l’approvisionnement.

Mais quand on parle d’électrification et notamment d’équipements et de véhicules alimentés par des batteries au lithium, en plus des certifications, ce sont les précautions du fabricant qui jouent un rôle primordial pour garantir la sécurité totale des batteries au lithium.

C’est pour cela que chez Flash Battery, en plus d’utiliser la chimie LFP (Lithium-Fer-Phosphate), la plus sûre et la plus stable du marché, nous avons choisi de n’assembler que 4 cellules en parallèle dans une batterie, car plus le nombre de cellules est faible, plus le niveau de sécurité en cas de court-circuit est élevé. Nous avons également développé un système intelligent de gestion de la batterie, qui nous permet d’exploiter au mieux la chimie choisie et d’assurer une sécurité et une fiabilité durables.

*Sources:

^{ADR 2021
UN Model Regulations
UN Manual of Tests and Criteria
Dangerous Goods Regulations (DGR)
TÜV}