La section 38.3 de ce document décrit les différents tests à effectuer sur les cellules et batteries lithium-Ion et donne son nom à la règlementation UN 38.3
La fourniture d'un rapport d'essais UN 38.3 ou UN Transportation Testing (UN / DOT 38.3) est très souvent un pré-requis pour un transport
Le document de référence définit les différents types d'essais T.1 à T.8 et les conditions dans lesquels ils doivent être réalisés (nombre d'échantillons, les états de charges, les modes opératoires, les critères d'épreuves ...)
Le Groupe Emitech réalise l'ensemble de ces essais. La diversité de notre parc matériel nous permet en outre d'utiliser le moyen d'essais aux spécifications d'accueil les plus adpatées aux caractéristiques des piles et batteries qui nous sont confiées.
Nous vous proposons ainsi des coûts correspondant aux moyens engagés et dans le respect de vos contraintes de délais
Les piles et batteries à éprouver sont stockées pendant au moins six heures à une pression de 11,6 kPa ou moins, à la température ambiante (20 +/-5°C).
Cette épreuve T1 simule les conditions rencontrées lors du transport aérien sans pressurisation.
Plus d'informations sur nos moyens d'essai de simulation d'altitude
Les piles et batteries satisfont à cette épreuve si elles ne présentent pas de fuite, d’évacuation de gaz, d’éclatement de rupture ou d’inflammation et si la tension à vide de chaque pile ou batterie après l’épreuve n’est pas inférieure à 90% de sa tension mesurée immédiatement avant l’épreuve. (Le critère concernant la tension ne s’applique pas aux piles et batteries éprouvées à l’état complètement déchargé).
Les piles et batteries à éprouver doivent être stockées au moins six heures à la température de 72 +/- 2 °C, puis au moins six heures à la température de - 40 +/- 2 °C. Il ne doit pas s'écouler plus de 30 minutes entre le stockage à chaque température extrême. La procédure est répétée jusqu'à ce que 10 cycles complets aient été effectués, puis toutes les piles et batteries éprouvées sont stockées pendant 24 heures à température ambiante (20 +/-5 °C).
Pour les grandes piles et batteries, la durée de l'exposition aux températures extrêmes doit être d'au moins 12 heures.
Plus d'informations sur nos moyens d'essai thermique
Cette épreuve détermine l'intégrité des joints des piles et des batteries et celle des raccordements électriques internes. Elle est menée avec des variations rapides et extrêmes de la température.
Les piles et batteries satisfont à cette épreuve si elles ne présentent pas de fuite, d’évacuation de gaz, d’éclatement de rupture ou d’inflammation et si la tension à vide de chaque pile ou batterie après l’épreuve n’est pas inférieure à 90% de sa tension mesurée immédiatement avant l’épreuve. (Le critère concernant la tension ne s’applique pas aux piles et batteries éprouvées à l’état complètement déchargé).
Les piles et les batteries sont rigidement maintenues sur le plateau du vibrateur sans qu'elles ne subissent de déformation et de telle manière que les vibrations se transmettent fidèlement.
On leur applique une onde sinusoïdale avec un balayage logarithmique des fréquences de 7 Hz à 200 Hz puis retour à 7 Hz en 15 minutes. Ce cycle est répété 12 fois pendant trois heures au total pour chacune des trois positions de montage perpendiculaires entre elles de la pile.
L'un des axes de vibration doit être perpendiculaire à la face qui porte les bornes. Le balayage de fréquence logarithmique est différent selon qu'il s'agit de piles et batteries de 12 kg maximum (piles et petites batteries) ou de batteries de plus de 12 kg (grandes batteries).
Il est effectué comme suit :
Plus d'informations sur nos moyens d'essai en vibrations
En complément, nos bureaux d'études peuvent se charger de la conception des pièces de fixations. Cette étape est primordiale pour la bonne réalisation des essais.
Cette épreuve simule les vibrations en cours de transport.
Les piles et batteries satisfont à cette épreuve si elles ne présentent pas de fuite, d’évacuation de gaz, d’éclatement de rupture ou d’inflammation et si la tension à vide de chaque pile ou batterie après l’épreuve n’est pas inférieure à 90% de sa tension mesurée immédiatement avant l’épreuve. (Le critère concernant la tension ne s’applique pas aux piles et batteries éprouvées à l’état complètement déchargé).
Les piles et les batteries sont fixées sur l'appareil d'essai de choc au moyen d'un support rigide qui maintient toutes les surfaces de fixation de chaque batterie.Les formules définies ci-dessous permettent de calculer l'accélération de pointe minimum appropriée.
La Norme CEI 60068-2-27 (Quatrième édition 2008-02) (Essais Fondamentaux Climatiques et de Robustesse mécanique. Partie 2-27 : Essais – Essai Ea et guide : chocs), fournit des lignes directrices pour la tolérance sur l’accélération et la durée de l’impulsion.
Plus d'informations sur nos moyens d'essai de tenue aux chocs mécaniques
En complément, nos bureaux d'études peuvent se charger de la conception des pièces de fixations. Cette étape est primordiale pour la bonne réalisation des essais.
Cette épreuve vérifie la robustesse des piles et des batteries à des chocs cumulatifs.
Les piles et batteries satisfont à cette épreuve si elles ne présentent pas de fuite, d’évacuation de gaz, d’éclatement de rupture ou d’inflammation et si la tension à vide de chaque pile ou batterie après l’épreuve n’est pas inférieure à 90% de sa tension mesurée immédiatement avant l’épreuve. (Le critère concernant la tension ne s’applique pas aux piles et batteries éprouvées à l’état complètement déchargé).
La pile ou batterie à éprouver est chauffée pendant une durée permettant d'atteindre une température stabilisée homogène 57 +/- 4 °C, mesurée dans son enveloppe externe. Cette durée dépend de la taille et du type de pile ou batterie et devrait être évaluée et consignée. Si cette évaluation n'est pas réalisable, la durée d'exposition doit être au moins de 6 heures pour les petites piles et batteries et de 12 heures pour les grandes piles et batteries.
La pile ou la batterie à 57 +/- 4 °C est ensuite soumise à un court-circuit avec une résistance externe totale inférieure à 0,1 ohm. Ce court-circuit est maintenu pendant au moins une heure après que la température de l'enveloppe extérieure de la pile ou de la batterie est revenue à 57 +/- 4 °C ou, dans le cas des grandes batteries, a diminué de moitié par rapport à l'augmentation maximale de température observée pendant l'épreuve et demeure inférieure à cette valeur.
Les phases de court-circuit et de refroidissement doivent être effectuées au minimum à température ambiante.
Cette épreuve simule un court-circuit externe.
Les piles et batteries satisfont à cette épreuve si leur température externe ne dépasse pas 170 °C et si elles ne présentent ni éclatement, rupture ou inflammation pendant l'épreuve et dans les six heures qui suivent.
Impact (applicable aux piles cylindriques dont le diamètre est supérieure ou égal à 18,0 mm)
La pile ou la pile-élément à éprouver est placée sur une surface plane et lisse.
Une barre en acier inoxydable de type 316, de 15,8 mm à 0,1mm de diamètre et d'une longueur d'au moins 6 cm, ou de la dimension la plus grande de la pile, la valeur la plus élevée étant retenue, est placée au centre de l'échantillon. Une masse de 9,1 kg +/- 0,1 kg est lâchée d'une hauteur de 61 +/- 2,5 cm à l'intersection de la barre et de l'échantillon, de façon contrôlée, au moyen d'une coulisse ou tuyère verticale présentant une résistance minimale. La coulisse ou tuyère verticale utilisée pour guider la masse descendante doit être orientée à 90 degrés de la surface horizontale soutenant le dispositif.
L'échantillon doit subir l'impact en position telle que son axe longitudinal soit parallèle à la surface et perpendiculaire à l'axe longitudinal de la surface incurvée de 15,8 mm +/- 0,1mm de diamètre se trouvant au centre de l'échantillon. Chaque échantillon n'est soumis qu'à un seul impact.
Ecrasement (applicable aux piles prismatiques, aux piles "en sachet", aux piles de type bouton et aux piles cylindriques dont le diamètre est inférieur à 18,0 mm avec diamètre : le paramètre de conception)
La pile ou pile-élément est écrasée entre deux surfaces planes. L'écrasement doit être progressif, d'une vitesse d'environ 1,5 cm/s au premier point de contact et doit se poursuivre jusqu'à ce que l'uune des trois conditions suivantes soit atteinte :
a - La force appliquée atteint 13 kN à 0,78 kN (Exemple : La force est appliquée par un vérin hydraulique muni d'un piston de 32 mm de diamètre jusqu'à ce que la pression du vérin soit de 17 MPa.
b - La tension de la pile chute d'au moins 100 mV ; ou
c - La pile est déformée d'au moins 50 % par rapport à son épaisseur d'origine. Lorsque la pression maximale est atteinte, que la tension a chuté de 100 m V ou plus, ou que la pile est déformée d'au moins 50 % par rapport à son épaisseur d'origine, la pression peut être relâchée.
L'écrasement des piles prismatiques ou des piles "en sachet" s'effectue en appliquant la force sur le côté le plus large. Celui d'une pile de type bouton, en appliquant une force sur ses surfaces planes.
Pour les piles cylindriques, la force d'écrasement est appliquée perpendiculairement à l'axe longitudinal.
Chaque pile ou pile-élément ne doit être soumise qu'à un écrasement. L'observation de l'échantillon éprouvé doit se poursuivre pendant 6 heures. L'épreuve doit être effectuée sur des piles ou piles-éléments qui n'ont pas été soumises à d'autres épreuves au préalable.
Ces épreuves simulent les mauvais traitements mécaniques dus à un impact ou à un écrasement susceptibles d'entraîner un court-circuit interne.
Les piles et batteries satisfont à cette épreuve si leur température externe ne dépasse pas 170 °C et si elles ne présentent ni éclatement, rupture ou inflammation pendant l'épreuve et dans les six heures qui suivent.
L'intensité de charge sera égale au double de l'intensité de charge maximale continue recommandée par le fabricant. La tension minimale d'épreuve est déterminée comme suit :
a - Si la tension de charge recommandée par le fabricant n'est pas supérieure à 18V, la tension minimale d'épreuve sera égale à deux fois la tension de charge maximale de la batterie ou 22V, la valeur la plus faible étant retenue
b - Si la tension de charge recommandée par le fabricant est supérieure à 18V, la tension minimale d'épreuve sera égale à 1,2 fois la tension de charge maximale. Les épreuves sont faites à la température ambiante pendant 24 heures.
Cette épreuve détermine la capacité d'une batterie rechargeable ou une batterie à une seule pile rechargeable à supporter un état de surcharge.
Les batteries rechargeables satisfont à l'épreuve si elles ne présentent ni éclatement ni inflammation pendant l'épreuve et dans les sept jours qui suivent.
Chaque pile est soumise à une décharge forcée à la température ambiante par raccordement à une série alimentée en 12V en continu avec une intensité initiale égale à l'intensité maximale de décharge spécifiée par le fabricant. L'intensité de décharge spécifiée doit être obtenue par raccordement d'une charge résistive de dimension appropriée avec la pile éprouvée. Chaque pile doit être soumise à une décharge forcée pendant une durée (en heures) égale à sa capacité nominale divisée par l'intensité d'épreuve initiale (en ampères).
Cette épreuve détermine l'aptitude d'une pile primaire ou rechargeable à résister à une décharge forcée.
Les batteries rechargeables satisfont à l'épreuve si elles ne présentent ni éclatement ni inflammation pendant l'épreuve et dans les sept jours qui suivent.
Selon les exigences de la section 38.3, les piles et batteries sont soumises à des épreuves spécifiques en fonction de leur type, comme suit :
En plus des épreuves requises, la section 38.3 soumet également les piles et batteries à des exigences spécifiques de séquencement des épreuves et définit les limites de leur utilisation dans les épreuves. Les épreuves 1 à 5 doivent être réalisées dans l'ordre sur le même même échantillon de batterie. L'épreuve de surcharge peut être effectué en utilisant échantillons de batterie non endommagés provenant des essais précédents. Cependant, l'épreuve d'impact et l'épreuve de décharge forcée doivent être effectués sur des échantillons de piles qui n'ont pas utilisés précédemment pour d'autres épreuves.
La Commission économique pour l'Europe des Nations unies (CEE-ONU) plus connue sous son nom anglais UNECE (United Nations Economic Commission for Europe) est une des cinq commissions régionales du Conseil économique et social des Nations unies (ECOSOC). Elle se compose de 56 États membres : pays européens auxquels sont ajoutés les États-Unis, le Canada, Israël, la Turquie, ainsi que les ex-républiques soviétiques du Caucase et d'Asie centrale.
L’objectif de cette commission est de faire converger les procédures d’homologation entre les états membres.
Les batteries lithium, aussi bien lithium métal (UN3090 et UN3091 - catégorie de danger 9) que lithium ion (UN3480 et UN30481 - catégorie de danger 9), ont été désignées par les Nations Unies comme des « matières dangereuses » en ce qui concerne la réglementation du transport. Cela signifie que le transport de ce type de batteries, de façon isolée ou intégrée dans un appareil, est règlementé par des accords nationaux et internationaux pour garantir que le transport du produit soit effectué en toute sécurité.
Si la réglementation à appliquer pour les batteries au lithium dépend du mode de transport utilisé (Transport routier - La réglementation principalement concernée est l'ADR - Voir ECE/TRANS/275, Vol. I et II, Transport aérien - La réglementation DGRde l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) s'applique - voir aussi le document LBSR de IATA et Transport maritime - Le code IMDG publié par l' OMI s'applique), toutes ces réglementations demandent que ces types de batteries satisfassent aux exigences d’une série de contrôles de sécurité définis par les Nations Unies dans les Recommandations des Nations Unies sur le Transport des Produits Dangereux, Manuel d’Essai et Critère ST/SG/AC.10/11.
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