Trasporto delle batterie al litio: tutto ciò che c’è da sapere

La richiesta di batterie al litio, sempre più in crescita, ha portato l’introduzione di normative e regolamentazioni con l’obiettivo di gestire al meglio il loro trasporto.

Oggi viviamo in un contesto in cui dall’energia scaturisce ormai la quasi totalità delle attività umane: dall’agricoltura, all’industria pesante, fino ai servizi e alla “personal technology”, non c’è settore che possa dirsi esente da questa costante richiesta.

Ad accodarsi a tale fenomeno, anche il settore dell’elettrificazione industriale, che spinto da politiche internazionali di sostenibilità sempre più incalzanti e dai notevoli benefici che derivano dalla transizione energetica, sta vivendo un periodo particolarmente prolifico.

Negli ultimi anni molto spesso la parola elettrificazione viene associata per la maggior parte delle volte alle batterie al litio.

Se inizialmente hanno coinvolto computer e piccole applicazioni di utensileria, si sono via via evolute verso l’elettrificazione di veicoli ibridi o full-electric e oggi sono sempre di più i produttori di macchine industriali e veicoli elettrici che si rivolgono a questa tecnologia per la transizione elettrica delle proprie flotte/impianti.

Il forte aumento della domanda ha fatto emergere la necessità di “far arrivare” questi prodotti sui mercati globali, che ha comportato un impressionante aumento dei flussi, rendendo quindi necessaria l’introduzione di normative e regolamentazioni per gestire al meglio il trasporto delle batterie al litio.

Trasporto merce pericolosa: il caso delle batterie al litio

Ma quando si parla di batterie al litio, il tema della sicurezza attira a sé l’attenzione degli utilizzatori ed è una questione che riguarda tutte le fasi della filiera, trasporto incluso.

Oggigiorno vediamo sul mercato differenti chimiche su base litio, ognuna con le sue particolarità e caratteristiche, che le rende più o meno adatte ad una certa applicazione. La chimica non è il solo elemento determinante nel definire le corrette prestazioni di una batteria al litio: i rendimenti delle batterie derivano anche da un altro importante elemento, il BMS.

Un Battery Management System intelligente, infatti, è in grado di sfruttare al meglio le caratteristiche della chimica prescelta, garantendo affidabilità e performance uguali nel tempo tramite la gestione e il controllo di tutti i dispositivi che ruotano intorno alla batteria.

C-Rate, stabilità termica ed energia specifica sono alcune delle caratteristiche collegate al rischio termico delle batterie, o a quello chimico, elettrico, fino ad arrivare a quello cinetico.

Per questi motivi le batterie al litio rientrano tra le merci classificate come pericolose, come le sostanze chimiche o quelle infiammabili. Come ogni altro materiale, possono essere trasportate in tutte le modalità previste, su strada, via mare, per via ferroviaria e per via area.

Tuttavia, facendo parte dell’elenco delle merci pericolose, il loro trasporto è soggetto a regolamentazioni specifiche, che ne garantiscano la corretta gestione e protezione durante tutta la fase di trasporto e di immagazzinamento, per evitare spiacevoli situazioni di pericolo, come ad esempio incendi. Proprio per questo motivo, vengono classificate come merci pericolose e la loro gestione, sia su suolo nazionale che internazionale, è soggetta ad apposite normative europee, nonché ad una speciale tipologia di imballo per il loro trasporto.

Quali sono le “regole” da seguire e le modalità per trasportare in sicurezza le batterie al litio?

Trasporto batterie e requisiti del Manual of Tests and Criteria.

Per quanto concerne il trasporto, le batterie al litio, se opportunamente certificate e aventi una speciale tipologia di imballaggio, possono essere spedite sia su strada, che per via marittima, ferroviaria o aerea. Tuttavia, le batterie di medie e grandi dimensioni rientrano tra le merci non accettate dalle compagnie aeree, le quali non ne permettono il trasporto sui voli cargo.

Tutte le merci considerate “pericolose” devono soddisfare i requisiti specifici indicati nel documento internazionale stilato dalle Nazioni Unite, il Manual of Tests and Criteria, all’interno del quale si trova tutta la regolamentazione da seguire per una gestione in sicurezza delle merci da spedire, e alla sezione 38.3 sono indicate le specifiche dedicate alle batterie agli ioni di litio.

Ad esclusione dei prototipi o delle piccole serie di prova, la Certificazione UN 38.3 è obbligatoria per movimentare in sicurezza le batterie in qualsiasi modalità di trasporto, sia in ambito nazionale che internazionale, per evitare sanzioni o fermi doganali, ed assicurare che non vi siano pericoli durante la spedizione.

La certificazione UN 38.3 per le batterie

L’UN 38.3 è il test che certifica l’idoneità delle batterie a qualsiasi tipologia di trasporto e che garantisce che abbiano superato tutti i test selettivi che richiede la norma.

Per ottenere la Certificazione UN 38.3, le batterie al litio devono essere sottoposte ad una serie rigorosa di 8 differenti test, eseguiti da un centro indipendente approvato, per garantire la sicurezza dei pacchi batteria e delle celle durante le fasi di trasporto.

I test richiesti dal rapporto di prova ONU 38.3 consistono in:

T1. Test di simulazione di altitudine
Il test simula un’area degli aeromobili non pressurizzata ad un’altitudine di 15.000 metri. La batteria viene sottoposta ad una pressione di 11.6 kPa per più di 6 ore, dopo le quali è necessario soddisfare determinati criteri di perdita di massa, sfiato, smontaggio, rottura o incendio e nessuna tensione entro il 10% della tensione pre-test.

T2. Test termico
La batteria viene conservata per 6 ore a +72° C, seguite da 6 ore a -40° C per un totale di 10 cicli. Il test può essere eseguito in una stanza singola o in una camera per shock termico.

T3. Test di vibrazione
Prova durante la quale vengono simulate le vibrazioni che si verificano durante un normale trasporto.

T4. Test shock
Test in cui viene simulato un impatto della batteria, la quale viene sottoposta ad una forte accelerazione.

T5. Test di cortocircuito esterno
Simulazione di un cortocircuito esterno alla cella, in cui i poli vengono cortocircuitati per comprenderne la reazione in caso di incidente.

T6. Test impatto
Questo test è valido solo per le singole celle primarie e secondarie, e sottopone la batteria ad un impatto con un elemento da 9,1 Kg, simulando anche la caduta dell’imballaggio prima del trasporto.

T7. Test di sovraccarico
Viene svolta la simulazione dello stato di sovraccarica di una batteria ricaricabile, in cui viene fornita 24 volte la corrente di carica consigliata dal produttore per la durata di 2 ore. La batteria deve essere successivamente monitorata per 7 giorni in caso di incendio o smontaggio.

T8. Test di scarica forzata
Prova in cui si simula la condizione di scarica forzata della batteria per la sua intera capacità.

Battery Summary Test: il passaporto delle batterie

Una volta appurato che le batterie sono conformi a tutte le norme riportate nella sezione 38.3 del Manual of Tests and Criteria, per procedere con la logistica in uscita, è fondamentale accertarsi che la documentazione a supporto della spedizione e l’etichettatura a corredo siano corrette e complete.

Dal 1° gennaio 2020, infatti l’ultima revisione del Manual of Tests and Criteria prevede che ogni batteria idonea al trasporto venga corredata con un documento denominato Battery Summary Test che ne riassume tutte le informazioni e le caratteristiche identificative, completa dei test a cui è stata sottoposta, in modo da agevolarne l’identificazione e verificarne la sicurezza durante le fasi di trasporto.

Come vengono classificate le batterie al litio e quali sono le norme che ne regolamentano il trasporto?

Il trasporto delle merci pericolose, e in particolare delle batterie al litio, viene regolato, in base alla modalità di spedizione selezionata, da normative specifiche, sia europee che internazionali, a cui i vettori sono tenuti ad attenersi:

Ogni regolamento fornisce le prescrizioni per il trasporto in sicurezza di tali merci pericolose e segnala gli obblighi e le responsabilità a cui tutti i soggetti coinvolti sono chiamati ad attenersi. Ognuna di queste norme offre inoltre informazioni relative ai criteri di classificazione delle merci, alle modalità di imballaggio più appropriato, alle condizioni per il trasporto, alla segnalazione dei colli e delle unità di trasporto, alla redazione della documentazione per il trasporto e alla tipologia di veicoli idonei.

La classificazione delle batterie per il trasporto

Le batterie al litio, come tutti gli oggetti classificati come “pericolosi”, sono associate ad una specifica classe di pericolo. Gli accumulatori agli ioni di litio rientrano infatti nella Classe 9: Varie – Materiali pericolosi; ciò implica che tutte le spedizioni di tali merci sono tenute a riportare l’etichetta specifica di questa classe.

Per garantire la completa sicurezza del trasporto, le batterie al litio vengono suddivise in due categorie dalla normativa:

• Batterie ricaricabili (solitamente in litio ionico)
• Batterie non ricaricabili o monouso

Una seconda distinzione, invece, prende in considerazione le modalità di imballaggio con cui verranno spedite:

• Batteria da sola
• Batteria con un dispositivo (macchina, veicolo o dispositivo generico)
• Inserita all’interno del dispositivo stesso

I codici UN che identificano la tipologia di merce

Definite la natura del materiale da trasportare e le caratteristiche della spedizione, sarà quindi possibile individuare il numero di codice UN (composto da 4 cifre che precedono la sigla “UN”), assegnato dal comitato internazionale UNECE, al fine di identificare in modo univoco in tutto il mondo una particolare tipologia di merce pericolosa.

Per le batterie al litio ionico ricaricabili, i codici assegnati sono UN3480 e UN3481.

Classe 9 – UN3480 – Batterie al litio ionico – Batterie non imballate o non installate con l’apparecchiatura.

Con questo codice UN si identificano le batterie agli ioni di litio imballate senza il dispositivo, ovvero quelle batterie che vengono spedite separate dagli strumenti con cui verranno utilizzate dal cliente finale.

Classe 9 – UN3481 – Batterie al litio ionico contenute nell’apparecchio – Batterie contenute nel congegno o integrate/installate all’apparecchio.

Le batterie contenute all’interno di un’apparecchiatura, che arrivano a destinazione già installate nell’attrezzatura o dispositivo per cui sono state progettate, vengono invece classificate con il suddetto codice.

Questa classificazione si applica sia alle batterie al litio imballate insieme all’attrezzatura o dispositivo per cui sono progettate, ma non direttamente installate o connesse, sia alle batterie già installate e connesse agli strumenti che andranno ad utilizzarle.

Ulteriori requisiti delle batterie da comunicare ai vettori

Una volta identificato precisamente il tipo di classificazione a cui appartiene la specifica batteria al litio (UN3480 o UN3481 – ricordiamo che è possibile trovare agevolmente la corretta classificazione anche tramite la scheda di sicurezza del prodotto – MSDS), è necessario fornire anche ulteriori informazioni per le quali potrebbero esserci dei requisiti specifici: il peso, le dimensioni, la capacità e lo stato della batteria.

La voce “stato della batteria” è di fondamentale importanza per poter essere certi di avere utilizzato l’imballaggio corretto e non ricevere contestazioni da parte dei trasportatori.

Gli stati delle batterie si possono suddividere nelle seguenti casistiche:

• Batterie nuove
• Batterie difettose o non funzionanti (non danneggiate)
• Batterie dirette a smaltimento o riciclaggio
• Batterie gravemente danneggiate (a seguito di incidente o test)
• Batterie prototipo o piccoli lotti di produzione inferiori ai 100 pezzi

In caso di batterie dichiarate danneggiate, potrebbero essere richiesti dagli enti di trasporto l’utilizzo di imballi specifichi che garantiscano la sicurezza e la protezione di chi le trasporta.

La catena del valore dalla progettazione al trasporto delle batterie: l’esperienza di Flash Battery

Tutte le batterie al litio customizzate Flash Battery per macchinari industriali e veicoli elettrici sono conformi ai requisiti della certificazione UN 38.3 riportati nel Manual of Tests and Criteria, e si attengono a precisi step di sicurezza, per assicurare a tutte le parti chiamate in causa i più alti standard qualitativi, in tutta la catena del valore, dalle fasi di progettazione e approvvigionamento, fino alla spedizione.

Ma quando si parla di elettrificazione e soprattutto di macchinari e veicoli alimentati da batterie al litio, oltre alle certificazioni, sono le accortezze del costruttore a giocare un ruolo primario nel garantire la totale sicurezza delle batterie al litio.

Per fare ciò, in Flash Battery, oltre a utilizzare la chimica LFP (Litio-Ferro-Fosfato), la più sicura e stabile presente sul mercato, abbiamo scelto di assemblare sole 4 celle in parallelo in una batteria, poiché minore è il numero di celle, maggiore è il grado di sicurezza in caso di cortocircuito, e sviluppato inoltre un Battery Management System intelligente, che permette di sfruttare al meglio la chimica scelta e garantire sicurezza e affidabilità durature nel tempo.

*Fonti:

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