Piles au lithium alimentent la majorité des appareils électroniques portables, des équipements industriels et des véhicules électriques utilisés aujourd’hui.
Mais leur transport en toute sécurité est un processus réglementé.
Une mauvaise manipulation des batteries au lithium pendant le transport est l'une des principales causes d'incendies dans les avions. C'est pourquoi les régulateurs internationaux exigent que toutes les batteries au lithium satisfassent à la norme ONU 38.3 avant de pouvoir être expédiées par voie aérienne, routière ou ferroviaire.
Ce guide explique ce qu'exige la norme ONU 38.3, ce qu'implique chaque test et ce que signifient les résultats pour les batteries que vous achetez ou expédiez.
Qu'est-ce que l'ONU 38.3 ?
UN 38.3 est le transport international sécurité norme pour les batteries au lithium, publiée par les Nations Unies dans le cadre du Manuel de tests et de critères.
Elle s’applique à tous les types de batteries au lithium, y compris le lithium-ion, le lithium polymère et le lithium fer phosphate, quel que soit le format ou la capacité de la cellule.
Toute batterie au lithium transportée commercialement doit avoir réussi les huit tests UN 38.3 avant expédition.
Cela s'applique si la batterie est expédiée seule, emballée avec de l'équipement ou installée dans un appareil.
Les 8 tests ONU 38.3
Test 1 : Simulation d'altitude
Ce qu'il teste :Performances dans des conditions de pression extrêmement basse représentant le pire scénario de transport conservateur.
La condition de test de 11,6 kPa simule la pression à environ 15 000 mètres d'altitude.
Il est important de noter que cela ne représente pas les conditions typiques à l’intérieur d’une soute d’avion commercial de passagers, qui est pressurisée à une altitude équivalente d’environ 2 400 mètres.
La condition de 11,6 kPa est une norme délibérément prudente conçue pour simuler des soutes à marchandises non pressurisées et des scénarios extrêmes ou d'urgence, et non des conditions de vol de passagers de routine.
Cet environnement à basse pression peut provoquer l'expansion des boîtiers de batterie, la défaillance des joints et électrolyte fuir.
Conditions d'essai :
| Paramètre | Spécification |
| Pression | 11,6 kPa |
| Durée | 6 heures |
| Température | Ambiant |
Critères de réussite :
- Aucune perte de masse
- La soupape de surpression reste fermée
- Aucune fissure ni fuite dans le boîtier de la batterie
- La tension reste dans les 10 % de la valeur initiale
Test 2 : Test thermique
Ce qu'il teste :Performances et intégrité structurelle sur des plages de températures extrêmes.
Les températures extrêmes pendant le transport exercent des contraintes importantes sur les joints de la batterie et les connexions électriques internes.
Cela inclut les environnements chauds sur le tarmac au sol et les soutes froides à haute altitude pendant le vol.
Conditions d'essai :
| Paramètre | Spécification |
| Haute température | 72°C pendant 6 heures minimum |
| Basse température | -40°C pendant 6 heures minimum |
| Temps de transition | Maximum 30 minutes entre les températures extrêmes |
| Nombre de cycles | 10 cycles |
| Période de repos | 24 heures à température ambiante entre 20°C et 30°C après le cycle final |
Le temps de transition maximum de 30 minutes entre des températures extrêmes est une exigence spécifique de la norme.
Les laboratoires d’essais doivent démontrer que ce taux de transition est respecté.
Critères de réussite :
Identique à la simulation d'altitude. Aucune perte de masse, aucune fissure ni fuite, soupape de surpression fermée, tension inférieure à 10 % de la valeur initiale.
Test 3 : Test de vibrations
Ce qu'il teste : Résistance aux contraintes mécaniques dues aux vibrations lors du transport terrestre.
Les transports routiers et ferroviaires soumettent les batteries à des vibrations continues sur une gamme de fréquences tout au long du trajet.
Conditions d'essai :
| Paramètre | Spécification |
| Gamme de fréquence | 7 Hz à 200 Hz |
| Taux de balayage | 1 octave par minute |
| Durée | 3 heures au total |
| Haches | Trois axes mutuellement perpendiculaires |
Le profil de balayage sinusoïdal à 1 octave par minute est spécifié dans la norme pour reproduire la distribution de fréquence de vibration rencontrée lors du transport routier et ferroviaire.
Critères de réussite :
Identique à la simulation d'altitude.
Test 4 : Test d'impact
Ce qu'il teste : Intégrité structurelle sous choc mécanique soudain.
Les batteries en transport sont soumises à des impacts soudains dus à des chutes, à des équipements de manutention et à des collisions de véhicules.
La force appliquée est déterminée par la masse totale de la pile ou de la batterie, et non par le fait qu'il s'agisse d'une pile ou d'un pack assemblé.
Conditions d'essai :
| Masse de cellule ou de batterie | Profil de force |
| 12 kg ou moins | 150 Gn sur 6 millisecondes |
| Plus de 12 kg | 50 Gn sur 11 millisecondes |
Cette distinction est souvent mal comprise.
Une grande cellule prismatique pesant plus de 12 kg est testée à 50 Gn, tandis qu'une petite batterie pesant moins de 12 kg est testée à 150 Gn.
Le facteur déterminant est la masse, et non le fait que l'article soit une cellule ou un pack assemblé.
Critères de réussite :
- Pas de feu
- Pas d'explosion
- Aucune fuite
- Pas de ventilation
- Tension inférieure à 10 % de la valeur pré-test
Test 5 : Test de court-circuit externe
Ce qu'il teste : Réponse à un court-circuit externe à température élevée.
Un court-circuit externe est l’une des causes les plus courantes de panne de batterie lors du transport.
Ce test évalue si la batterie peut résister à un court-circuit sans atteindre des températures dangereuses ni provoquer un événement de sécurité.
Les conditions de température avant le test dépendent de la taille de la cellule ou de la batterie.
Il s'agit d'une distinction importante qui affecte la manière dont le test est effectué pour différents types de produits.
Conditions d'essai :
| Taille de la cellule ou de la batterie | Température du pré-test |
| Grande cellule ou grosse batterie | 57 °C ± 4 °C |
| Petite cellule ou petite batterie | 25°C ± 2°C |
Selon la norme ONU 38.3, la distinction en termes de taille est principalement basée sur la masse : les grandes cellules sont généralement définies comme pesant plus de 500 g et les grosses batteries comme pesant plus de 12 kg.
Le chiffre de 20 Ah couramment cité dans l'industrie correspond au seuil IATA DGR pour PI 965/966 Section II et s'aligne approximativement sur le seuil de masse des grandes cellules UN 38.3 pour les formats lithium-ion typiques, mais la valeur de 20 Ah elle-même est un point de référence IATA DGR plutôt qu'une définition UN 38.3.
Si vous ne savez pas si votre produit est considéré comme grand ou petit selon l'ONU 38.3, confirmez en fonction de la masse auprès de votre laboratoire d'essai plutôt que de vous fier uniquement à la capacité Ah.
Les petites cellules, y compris les formats grand public courants tels que les cellules cylindriques 18650 et les cellules en poche dans la plage de 5 à 10 Ah, sont généralement testées à 25 °C ± 2 °C et non à 57 °C.
L’application de mauvaises conditions de température pendant les tests constitue une erreur de conformité.
Si vous certifiez des petites piles ou des batteries, confirmez quelle condition de température s'applique à votre produit spécifique auprès de votre laboratoire d'essai avant de continuer.
| Paramètre | Spécification |
| Résistance externe appliquée | 20 mΩ ou moins |
| Période de surveillance | 6 heures après l'événement de court-circuit |
Critères de réussite :
- La température de la batterie ne doit pas dépasser 170°C pendant le test
- Aucun incendie ni explosion pendant la période de surveillance de 6 heures
- Aucune rupture ou fuite du boîtier de la batterie pendant la période de surveillance
Test 6 : Test d'écrasement
Ce qu'il teste : Réponse cellulaire à une déformation physique simulant les dommages causés par un accident.
Ce test s'applique uniquement aux cellules individuelles et non aux blocs-batteries assemblés.
Il simule les dommages structurels qu'une cellule pourrait subir lors d'une collision de véhicule ou d'un écrasement grave, provoquant intentionnellement un court-circuit interne au sein de la cellule.
Conditions d'essai :
La méthode d'écrasement dépend du format de cellule :
| Format de cellule | Méthode d'écrasement |
| Cellules cylindriques d'un diamètre de 18 mm ou plus | Barre de 9,1 kg tombée de 61 cm sur la cellule |
| Cellules prismatiques et en poche | Force de 13 kN appliquée via une plaque plate |
| Cellules cylindriques de diamètre inférieur à 18 mm | Force de 13 kN appliquée via une plaque plate |
Remarque sur la méthode d'impact par chute :
La barre de 9,1 kg lâchée de 61 cm est la méthode d'impact T.6 au sein de l'ONU 38.3 elle-même.
Elle s'applique spécifiquement aux cellules cylindriques d'un diamètre égal ou supérieur à 18 mm.
Cette méthode est également référencée dans les certifications UL 1642 et UL 2054, c'est pourquoi elle est parfois associée principalement aux normes nord-américaines.
Pour les essais d'écrasement UN 38.3 T.6 des cellules prismatiques et en poche, les laboratoires utilisent presque universellement un équipement de presse hydraulique appliquant 13 kN via une plaque plate plutôt que la méthode de chute.
Si votre produit est une cellule prismatique ou en poche, attendez-vous à ce que la méthode d'écrasement hydraulique soit utilisée pour les tests T.6.
Critères de réussite :
- La température de la cellule ne doit pas dépasser 170°C dans les 6 heures suivant le test
- Aucun incendie ni explosion dans les 6 heures suivant le test
| Essai d'impact | Test d'écrasement | |
| S'applique à | Toutes les piles et cellules | Cellules seulement |
| Profil de force | Dépend de la masse, voir Test 4 | Dépend du format, voir ci-dessus |
| Indicateur clé | Tension inférieure à 10 % de la valeur pré-test | Température inférieure à 170°C, pas de feu |
Test 7 : Test de surcharge
Ce qu'il teste : Sécurité dans des conditions de surcharge prolongées.
La surcharge est l’une des principales causes d’emballement thermique des batteries au lithium.
Remarque importante sur l'applicabilité :
Les exigences du test de surcharge diffèrent entre cellules et batteries.
Les cellules individuelles doivent effectuer le test de surcharge complet comme décrit ci-dessous.
Pour les batteries assemblées équipées d’un système de gestion de batterie, les exigences applicables peuvent différer.
Les packs équipés d'un BMS peuvent être soumis à une évaluation de surcharge au niveau du système plutôt qu'au test complet de courant et de tension 2x appliqué aux cellules nues.
Si vous certifiez une batterie avec BMS intégré, confirmez la procédure de test applicable auprès de votre laboratoire de test avant de continuer.
Conditions de test des cellules :
| Paramètre | Spécification |
| Courant de charge | Deux fois le courant de charge nominal maximum |
| Tension de charge | Deux fois le courant de charge nominal maximum |
| Durée | 24 heures en continu |
| Période de surveillance | 7 jours après le test de surcharge |
Les limites de courant et de tension sont doublées au cours de ce test, soulignant simultanément les capacités de gestion du courant et de protection contre la tension de la cellule.
Critères de réussite :
- Pas d'incendie ni d'explosion pendant la période de surcharge de 24 heures
- Aucun incendie ni explosion pendant la période de surveillance de 7 jours
Test 8 : Test de décharge forcée
Ce qu'il teste : Sécurité des cellules dans des conditions de décharge excessive forcée.
Ce test s'applique uniquement aux cellules individuelles.
Il évalue la réponse d'une cellule lorsqu'elle est déchargée au-delà de sa tension nominale minimale, simulant un scénario dans lequel une cellule la plus faible d'une chaîne en série est entraînée dans une inversion de tension par des cellules plus fortes continuant à se décharger.
Conditions d'essai :
| Paramètre | Spécification |
| Courant de décharge | Courant de décharge maximum spécifié par le fabricant |
| Durée | Capacité nominale (Ah) divisée par le courant de décharge, forçant la cellule à 0 V et en inversion |
| Période de surveillance | 6 heures après le test |
Critères de réussite :
- Pas d'incendie ni d'explosion pendant ou après le test
Les 8 tests en un coup d'œil
| Test | S'applique à | État clé | Critères de réussite |
| Simulation d'altitude | Toutes les batteries | 11,6 kPa pendant 6 heures, scénario extrême | Aucune fuite, tension inférieure à 10 % |
| Essai thermique | Toutes les batteries | 72°C à -40°C, 10 cycles, transition max 30 min | Aucune fuite, tension inférieure à 10 % |
| Essai de vibrations | Toutes les batteries | 7 à 200 Hz, 1 octave par minute, 3 heures | Aucune fuite, tension inférieure à 10 % |
| Essai d'impact | Toutes les batteries | 150 Gn si 12 kg ou moins, 50 Gn si plus de 12 kg | Pas d'incendie, tension à moins de 10 % |
| Court-circuit externe | Toutes les batteries | 57°C grand, 25°C petit, surveillé 6 heures | Température inférieure à 170°C, pas de feu |
| Test d'écrasement | Cellules seulement | Abaissé ou hydraulique, selon le format | Température inférieure à 170°C, pas de feu |
| Test de surcharge | Cellules requises, packs soumis à l'évaluation BMS | 2x courant et tension pendant 24 heures | Pas d'incendie ni d'explosion |
| Test de décharge forcée | Cellules seulement | Inversion maximale du courant à la tension | Pas d'incendie ni d'explosion |
Documentation complète requise pour l'expédition de la batterie au lithium
La réussite des tests UN 38.3 n'est qu'une partie de l'expédition légale des batteries au lithium.
Une expédition complète de batterie au lithium nécessite généralement trois documents distincts.
Il est important de comprendre que seul le rapport d’essai UN 38.3 fait partie de la norme UN 38.3 elle-même.
Les deux autres documents sont des documents de conformité requis par les transporteurs et les régulateurs dans des cadres réglementaires distincts, en particulier le DGR de l'IATA pour le fret aérien et le Code IMDG pour le fret maritime.
Document 1: UN 38.3 Test Report
Le rapport de test UN 38.3 certifie que la batterie a réussi les huit tests décrits dans ce guide.
Validité : Longue durée, sans date d'expiration fixe.
Le rapport d'essai reste valable aussi longtemps que :
- La chimie et les matériaux des cellules de batterie n'ont pas changé
- Les dimensions et la capacité des cellules n'ont pas changé
- La conception et la configuration de la batterie n'ont pas changé
- Le lieu et le processus de fabrication n'ont pas changé
- La réglementation applicable n'a pas été révisée de manière à nécessiter de nouveaux tests
Toute modification apportée à ce qui précède nécessite une réévaluation et, dans la plupart des cas, un nouveau test avant que l'expédition puisse continuer.
Document 2 : Rapport d'évaluation de l'état du transport de fret aérien et maritime
Ce document est délivré par des organismes accrédités d'évaluation des marchandises dangereuses et certifie que le produit de batterie spécifique répond aux conditions de transport requises par le DGR de l'IATA pour le fret aérien et le code IMDG pour le fret maritime.
En Chine, ce document est généralement délivré par des institutions accréditées et est parfois appelé rapport d'identification des conditions de transport de fret aérien ou maritime.
Ce document ne fait pas partie de la norme UN 38.3 elle-même.
Il s’agit d’une exigence réglementaire et de transporteur émise dans le cadre des cadres IATA DGR et IMDG.
Validité : Une année civile, expirant le 31 décembre de l'année d'émission.
Ce document doit être renouvelé chaque année, que la conception de la batterie ou le rapport d'essai UN 38.3 ait changé.
Pour les équipes gérant les expéditions régulières de batteries au lithium, il est essentiel d’intégrer ce renouvellement annuel dans la planification logistique afin d’éviter les retards d’expédition au début de chaque nouvelle année.
Document 3 : MSDS/SDS (Fiche de données de sécurité)
La MSDS, également appelée fiche de données de sécurité dans la terminologie SGH, fournit des informations sur la composition chimique, la manipulation, le stockage et les interventions d'urgence concernant la batterie.
Validité : Le renouvellement annuel est une pratique standard de l’industrie pour les expéditions d’exportation de batteries au lithium.
Il convient de noter que le système GHS lui-même ne spécifie pas de période de validité universelle fixe pour les documents FDS à l'échelle mondiale.
L'obligation de mise à jour est formellement déclenchée par des modifications apportées à la chimie, à la formulation ou à la réglementation applicable de la batterie.
En pratique, pour les exportations de batteries au lithium, le renouvellement annuel de la FDS est la norme établie dans l’industrie et est attendu par les transporteurs et les autorités douanières.
Résumé de la validité des documents
| Document | Fait partie de l'ONU 38.3 | Validité | Déclencheur de renouvellement |
| UN 38.3 test report | Oui | Longue durée, sans expiration fixe | Modification de la conception de la batterie ou révision réglementaire |
| Évaluation des conditions de transport de fret aérien et maritime | Non, exigence IATA DGR et IMDG | 1 année civile, expire le 31 décembre | Renouvellement annuel requis |
| FDS/FDS | Non, exigences du SGH et du transporteur | Renouvellement annuel selon les pratiques du secteur | Annuel ou lors d’un changement chimique ou réglementaire |
Instructions d'emballage IATA DGR
Lors de l'expédition de batteries au lithium par voie aérienne, les instructions d'emballage IATA DGR applicables dépendent de la manière dont la batterie est expédiée.
Notez que PI 965, 966 et 967 sont des instructions d'emballage IATA DGR, et non des numéros ONU.
Les numéros ONU pour les batteries lithium-ion sont UN 3480 pour les batteries lithium-ion expédiées seules et UN 3481 pour les batteries lithium-ion emballées ou contenues dans un équipement.
| VOICI LE DGR PI | Description |
| PI 965 | Batteries lithium-ion expédiées seules, pas avec ou à l'intérieur de l'équipement |
| PI 966 | Batteries lithium-ion emballées avec l'équipement mais non installées |
| PI 967 | Batteries lithium-ion installées à l'intérieur de l'équipement |
Chaque instruction d'emballage comporte des exigences spécifiques concernant l'état de charge, l'emballage, l'étiquetage et les limites de quantité.
Les expéditions doivent être conformes à l'édition actuelle du DGR de l'IATA, qui est mise à jour chaque année.
FAQ
La norme ONU 38.3 s'applique-t-elle à tous les produits chimiques des batteries au lithium ?
Oui. Elle s’applique aux batteries au lithium métal et lithium-ion, notamment Li-ion, lithium polymère et LiFePO4, lorsqu’elles sont transportées commercialement.
Quelle est la durée de validité d'un rapport d'essai UN 38.3 ?
Il n’a pas de date d’expiration fixe. Il reste valable à moins que la conception, la chimie ou le processus de fabrication de la batterie ne change, ou que la réglementation n'exige un nouveau test. D'autres documents d'expédition, tels que les fiches signalétiques et les rapports d'évaluation du transport, peuvent nécessiter un renouvellement régulier.
Le test de court-circuit externe utilise-t-il toujours 57°C ?
Non. Les grosses cellules de plus de 500 g et les grosses batteries de plus de 12 kg sont testées à 57°C ± 4°C. Les piles et batteries plus petites sont testées à 25°C ± 2°C.
Le test de surcharge s'applique-t-il à toutes les batteries ?
Pas toujours. L'ONU 38.3 T.7 s'applique aux piles rechargeables, tandis que la procédure exacte peut varier pour les packs dotés d'un circuit de protection ou d'un BMS. Confirmez avec le laboratoire de test.
Quelle est la différence entre les IATA DGR PI 965, 966 et 967 ?
Le PI 965 est destiné aux batteries lithium-ion expédiées seules. Le PI 966 est destiné aux batteries emballées avec de l'équipement. PI 967 est destiné aux batteries installées dans l’équipement. Le numéro ONU 3480 s'applique uniquement aux batteries, et le numéro ONU 3481 s'applique aux batteries avec ou dans un équipement.
