Batterie al litio alimentano la maggior parte dei dispositivi elettronici portatili, delle apparecchiature industriali e dei veicoli elettrici oggi in uso.
Ma trasportarli in sicurezza è un processo regolamentato.
La gestione impropria delle batterie al litio durante il trasporto è una delle principali cause di incendi aerei, motivo per cui i regolatori internazionali richiedono che tutte le batterie al litio superino lo standard UN 38.3 prima di poter essere spedite per via aerea, stradale o ferroviaria.
Questa guida spiega cosa richiede la norma UN 38.3, cosa comporta ogni test e cosa significano i risultati per le batterie che acquisti o spedisci.
Che cos'è l'ONU 38.3?
L'ONU 38.3 è il trasporto internazionale sicurezza standard per le batterie al litio, pubblicato dalle Nazioni Unite come parte del Manuale di test e criteri.
Si applica a tutti i tipi di batterie al litio, comprese quelle agli ioni di litio, ai polimeri di litio e al litio ferro fosfato, indipendentemente dal formato o dalla capacità della cella.
Qualsiasi batteria al litio trasportata a scopo commerciale deve aver superato tutti gli otto test UN 38.3 prima della spedizione.
Ciò vale sia che la batteria venga spedita da sola, imballata con l'apparecchiatura o installata in un dispositivo.
Gli 8 test ONU 38.3
Test 1: Simulazione dell'altitudine
Cosa testa:Prestazioni in condizioni di estrema bassa pressione che rappresentano uno scenario di trasporto conservativo nel peggiore dei casi.
La condizione di prova di 11,6 kPa simula la pressione a circa 15.000 metri di altitudine.
È importante notare che ciò non rappresenta le condizioni tipiche all’interno della stiva di un aereo passeggeri commerciale, che è pressurizzata ad un’altitudine equivalente di circa 2.400 metri.
La condizione di 11,6 kPa è uno standard deliberatamente conservativo progettato per simulare stive di carico non pressurizzate e scenari estremi o di emergenza, non condizioni di volo passeggeri di routine.
Questo ambiente a bassa pressione può causare l'espansione degli involucri delle batterie, il cedimento delle guarnizioni e elettrolita perdere.
Condizioni di prova:
| Parametro | Specifica |
| Pressione | 11,6 kPa |
| Durata | 6 ore |
| Temperatura | Ambiente |
Criteri di superamento:
- Nessuna perdita di massa
- La valvola di sovrapressione rimane chiusa
- Nessuna crepa o perdita nell'alloggiamento della batteria
- La tensione rimane entro il 10% del valore iniziale
Test 2: test termico
Cosa testa:Prestazioni e integrità strutturale in intervalli di temperature estreme.
Le temperature estreme durante il trasporto sottopongono a stress significativo le guarnizioni della batteria e i collegamenti elettrici interni.
Ciò include ambienti di asfalto caldi a terra e stive di carico fredde ad alta quota durante il volo.
Condizioni di prova:
| Parametro | Specifica |
| Alta temperatura | 72°C per un minimo di 6 ore |
| Bassa temperatura | -40°C per un minimo di 6 ore |
| Tempo di transizione | Massimo 30 minuti tra temperature estreme |
| Numero di cicli | 10 cicli |
| Periodo di riposo | 24 ore a temperatura ambiente compresa tra 20°C e 30°C dopo il ciclo finale |
Il tempo massimo di transizione di 30 minuti tra temperature estreme è un requisito specifico della norma.
I laboratori di analisi devono dimostrare che questo tasso di transizione viene rispettato.
Criteri di superamento:
Uguale alla simulazione dell'altitudine. Nessuna perdita di massa, nessuna crepa o perdita, valvola di sovrapressione chiusa, tensione entro il 10% del valore iniziale.
Test 3: test di vibrazione
Cosa testa: Resistenza alle sollecitazioni meccaniche da vibrazioni durante il trasporto via terra.
Il trasporto stradale e ferroviario sottopone le batterie a vibrazioni continue su una gamma di frequenze durante tutto il viaggio.
Condizioni di prova:
| Parametro | Specifica |
| Gamma di frequenza | Da 7 Hz a 200 Hz |
| Velocità di scansione | 1 ottava al minuto |
| Durata | 3 ore totali |
| Assi | Tre assi reciprocamente perpendicolari |
Il profilo di scansione sinusoidale a 1 ottava al minuto è specificato nello standard per replicare la distribuzione della frequenza di vibrazione sperimentata durante il trasporto stradale e ferroviario.
Criteri di superamento:
Uguale alla simulazione dell'altitudine.
Prova 4: prova di impatto
Cosa testa: Integrità strutturale sotto shock meccanico improvviso.
Le batterie durante il trasporto sono soggette a urti improvvisi dovuti a cadute, attrezzature di movimentazione e collisioni di veicoli.
La forza applicata è determinata dalla massa totale della cella o della batteria, non dal fatto che si tratti di una cella o di un pacco assemblato.
Condizioni di prova:
| Massa della cella o della batteria | Profilo della forza |
| 12 kg o meno | 150 Gn su 6 millisecondi |
| Più di 12 kg | 50 Gn su 11 millisecondi |
Questa distinzione è comunemente fraintesa.
Una grande cella prismatica di peso superiore a 12 kg viene testata a 50 Gn, mentre una piccola batteria di peso inferiore a 12 kg viene testata a 150 Gn.
Il fattore determinante è la massa, non se l'articolo è una cellula o un pacco assemblato.
Criteri di superamento:
- Nessun fuoco
- Nessuna esplosione
- Nessuna perdita
- Nessuno sfogo
- Tensione entro il 10% del valore pre-test
Test 5: test di cortocircuito esterno
Cosa testa: Risposta a un cortocircuito esterno a temperatura elevata.
Un cortocircuito esterno è una delle cause più comuni di guasto della batteria durante il trasporto.
Questo test valuta se la batteria può sopportare un cortocircuito senza raggiungere temperature pericolose o provocare un evento di sicurezza.
La condizione di temperatura pre-test dipende dalle dimensioni della cella o della batteria.
Questa è una distinzione importante che influisce sul modo in cui viene condotto il test per i diversi tipi di prodotto.
Condizioni di prova:
| Dimensioni della cella o della batteria | Temperatura pre-test |
| Cella grande o batteria grande | 57°C ± 4°C |
| Piccola cella o piccola batteria | 25°C ± 2°C |
Ai sensi della norma UN 38.3, la distinzione delle dimensioni si basa principalmente sulla massa: una cella grande è generalmente definita come superiore a 500 ge una batteria grande come superiore a 12 kg.
La cifra di 20 Ah comunemente citata nell'industria corrisponde alla soglia DGR IATA per PI 965/966 Sezione II e si allinea approssimativamente con la soglia di massa delle celle di grandi dimensioni UN 38.3 per i tipici formati agli ioni di litio, ma il valore di 20 Ah stesso è un punto di riferimento IATA DGR piuttosto che una definizione UN 38.3.
Se non sei sicuro che il tuo prodotto sia classificato come grande o piccolo ai sensi della norma UN 38.3, verificalo in base alla massa con il tuo laboratorio di prova anziché fare affidamento solo sulla capacità Ah.
Le celle piccole, compresi i formati consumer comuni come le celle cilindriche 18650 e le celle a sacca nell'intervallo da 5 a 10 Ah, vengono generalmente testate a 25°C ± 2°C, non a 57°C.
L'applicazione di una condizione di temperatura errata durante il test costituisce un errore di conformità.
Se stai certificando celle o batterie di piccole dimensioni, conferma quale condizione di temperatura si applica al tuo prodotto specifico con il tuo laboratorio di test prima di procedere.
| Parametro | Specifica |
| Resistenza esterna applicata | 20 mΩ o meno |
| Periodo di monitoraggio | 6 ore dopo l'evento di cortocircuito |
Criteri di superamento:
- La temperatura della batteria non deve superare i 170°C durante il test
- Nessun incendio o esplosione durante il periodo di monitoraggio di 6 ore
- Nessuna rottura o perdita dell'alloggiamento della batteria durante il periodo di monitoraggio
Prova 6: prova di schiacciamento
Cosa testa: Risposta cellulare alla deformazione fisica che simula il danno da incidente.
Questo test si applica solo alle singole celle, non ai pacchi batteria assemblati.
Simula il danno strutturale che una cella potrebbe subire in caso di collisione di un veicolo o di grave schiacciamento, provocando intenzionalmente un cortocircuito interno alla cella.
Condizioni di prova:
Il metodo di schiacciamento dipende dal formato della cella:
| Formato cella | Metodo di schiacciamento |
| Celle cilindriche con diametro pari o superiore a 18 mm | Una barra da 9,1 kg è caduta da 61 cm sulla cella |
| Cellule prismatiche e a sacca | Forza di 13 kN applicata tramite piastra piana |
| Celle cilindriche con diametro inferiore a 18 mm | Forza di 13 kN applicata tramite piastra piana |
Nota sul metodo dell'impatto a caduta:
La barra da 9,1 kg caduta da 61 cm è il metodo di impatto T.6 all'interno della stessa UN 38.3.
Si applica specificamente alle celle cilindriche con un diametro di 18 mm o superiore.
Questo metodo viene citato anche nelle certificazioni UL 1642 e UL 2054, motivo per cui a volte viene associato principalmente agli standard nordamericani.
Per le prove di schiacciamento UN 38.3 T.6 di celle prismatiche e a sacca, i laboratori utilizzano quasi universalmente apparecchiature di pressatura idraulica che applicano 13 kN tramite una piastra piana anziché con il metodo a goccia.
Se il tuo prodotto è una cella prismatica o a sacca, aspettati che venga utilizzato il metodo di schiacciamento idraulico per il test T.6.
Criteri di superamento:
- La temperatura della cella non deve superare i 170°C entro 6 ore dal test
- Nessun incendio o esplosione entro 6 ore dal test
| Test d'impatto | Test di schiacciamento | |
| Si applica a | Tutte le batterie e le celle | Solo cellule |
| Profilo della forza | Dipendente dalla massa, vedere Test 4 | Dipende dal formato, vedere sopra |
| Metrica chiave | Tensione entro il 10% del valore pre-test | Temperatura inferiore a 170°C, nessun incendio |
Test 7: test di sovraccarico
Cosa testa: Sicurezza in condizioni di sovraccarico prolungato.
Il sovraccarico è una delle principali cause di fuga termica nelle batterie al litio.
Nota importante sull'applicabilità:
I requisiti del test di sovraccarico differiscono tra celle e pacchi batteria.
Le singole celle devono completare il test di sovraccarico completo come descritto di seguito.
Per i pacchi batteria assemblati dotati di sistema di gestione della batteria, i requisiti applicabili potrebbero differire.
I pacchi con BMS possono essere soggetti a una valutazione di sovraccarico a livello di sistema anziché al test completo di corrente e tensione 2x applicato alle celle nude.
Se stai certificando un pacco batteria con BMS integrato, conferma la procedura di test applicabile con il tuo laboratorio di test prima di procedere.
Condizioni di prova per le cellule:
| Parametro | Specifica |
| Corrente di carica | Il doppio della corrente di carica nominale massima |
| Tensione di carica | Il doppio della corrente di carica nominale massima |
| Durata | 24 ore continue |
| Periodo di monitoraggio | 7 giorni dopo il test di sovraccarico |
Durante questo test i limiti di corrente e di tensione vengono raddoppiati, mettendo simultaneamente in risalto sia la capacità di gestione della corrente che quella di protezione della tensione della cella.
Criteri di superamento:
- Nessun incendio o esplosione durante il periodo di sovraccarico di 24 ore
- Nessun incendio o esplosione durante il periodo di monitoraggio di 7 giorni
Test 8: test di scarica forzata
Cosa testa: Sicurezza delle celle in condizioni di scarica eccessiva forzata.
Questo test si applica solo alle singole celle.
Valuta la risposta di una cella quando viene scaricata oltre la sua tensione nominale minima, simulando uno scenario in cui una cella più debole in una stringa in serie viene portata all'inversione di tensione dalle celle più forti che continuano a scaricarsi.
Condizioni di prova:
| Parametro | Specifica |
| Corrente di scarica | Corrente di scarica massima specificata dal produttore |
| Durata | Capacità nominale (Ah) divisa per la corrente di scarica, forzando la cella a 0 V e in inversione |
| Periodo di monitoraggio | 6 ore dopo il test |
Criteri di superamento:
- Nessun incendio o esplosione durante o dopo la prova
Tutti gli 8 test in un colpo d'occhio
| Test | Si applica a | Condizione chiave | Criteri di superamento |
| Simulazione dell'altitudine | Tutte le batterie | 11,6 kPa per 6 ore, scenario estremo | Nessuna perdita, tensione entro il 10% |
| Prova termica | Tutte le batterie | Da 72°C a -40°C, 10 cicli, transizione massima di 30 minuti | Nessuna perdita, tensione entro il 10% |
| Prova di vibrazione | Tutte le batterie | Da 7 a 200 Hz, 1 ottava al minuto, 3 ore | Nessuna perdita, tensione entro il 10% |
| Prova d'impatto | Tutte le batterie | 150 Gn se 12 kg o meno, 50 Gn se più di 12 kg | Nessun incendio, tensione entro il 10% |
| Cortocircuito esterno | Tutte le batterie | 57°C grande, 25°C piccolo, monitorato per 6 ore | Temperatura inferiore a 170°C, nessun incendio |
| Prova di schiacciamento | Solo cellule | Drop o idraulico, a seconda del formato | Temperatura inferiore a 170°C, nessun incendio |
| Prova di sovraccarico | Celle richieste, pacchi soggetti a valutazione BMS | 2x corrente e tensione per 24 ore | Nessun incendio o esplosione |
| Prova di scarica forzata | Solo cellule | Massima inversione di corrente/tensione | Nessun incendio o esplosione |
Documentazione completa richiesta per la spedizione della batteria al litio
Il superamento dei test UN 38.3 è solo una parte della spedizione legale delle batterie al litio.
Una spedizione completa di batterie al litio richiede in genere tre documenti separati.
È importante comprendere che solo il rapporto di prova UN 38.3 fa parte dello standard UN 38.3 stesso.
Gli altri due documenti supportano i documenti di conformità richiesti dai vettori e dalle autorità di regolamentazione in quadri normativi separati, in particolare IATA DGR per il trasporto aereo e il Codice IMDG per il trasporto marittimo.
Documento 1: Rapporto di prova UN 38.3
Il rapporto di prova UN 38.3 certifica che la batteria ha superato tutti gli otto test descritti in questa guida.
Validità: a lungo termine, senza scadenza fissa.
Il rapporto di prova resta valido finché:
- La chimica e i materiali delle celle della batteria non sono cambiati
- Le dimensioni e la capacità delle celle non sono cambiate
- Il design e la configurazione del pacco batteria non sono cambiati
- Il luogo e il processo di produzione non sono cambiati
- Le normative applicabili non sono state riviste in modo tale da richiedere una nuova verifica
Qualsiasi modifica a quanto sopra richiede una rivalutazione e nella maggior parte dei casi un nuovo test prima che la spedizione possa continuare.
Documento 2: Rapporto di valutazione delle condizioni del trasporto aereo e marittimo di merci
Questo documento è rilasciato da organismi accreditati di valutazione delle merci pericolose e certifica che il prodotto specifico della batteria soddisfa le condizioni di trasporto richieste dal DGR IATA per il trasporto aereo e dal Codice IMDG per il trasporto marittimo.
In Cina, questo documento viene comunemente rilasciato da istituzioni accreditate e viene talvolta definito rapporto di identificazione delle condizioni del trasporto aereo o marittimo.
Questo documento non fa parte dello standard UN 38.3 stesso.
Si tratta di un requisito normativo e di vettore emesso ai sensi dei quadri IATA DGR e IMDG.
Validità: Un anno solare, con scadenza al 31 dicembre dell'anno di emissione.
Questo documento deve essere rinnovato ogni anno indipendentemente dal fatto che sia cambiato il design della batteria o il rapporto di prova UN 38.3.
Per i team che gestiscono spedizioni regolari di batterie al litio, integrare questo rinnovo annuale nella pianificazione logistica è essenziale per evitare ritardi nelle spedizioni all’inizio di ogni nuovo anno.
Documento 3: MSDS/SDS (Scheda Dati di Sicurezza del Materiale)
La scheda di sicurezza, chiamata anche scheda dati di sicurezza secondo la terminologia GHS, fornisce informazioni sulla composizione chimica, la manipolazione, la conservazione e la risposta alle emergenze della batteria.
Validità: il rinnovo annuale è una pratica standard del settore per le spedizioni di esportazione di batterie al litio.
Va notato che il sistema GHS stesso non specifica un periodo di validità fisso universale per i documenti SDS a livello globale.
L'obbligo di aggiornamento è formalmente attivato da modifiche alla chimica della batteria, alla formulazione o alle normative applicabili.
In pratica, per le esportazioni di batterie al litio, il rinnovo annuale della scheda di sicurezza è lo standard industriale stabilito ed è previsto dai trasportatori e dalle autorità doganali.
Riepilogo validità documento
| Documento | Parte dell'ONU 38.3 | Validità | Trigger di rinnovo |
| Rapporto di prova ONU 38.3 | SÌ | A lungo termine, senza scadenza fissa | Modifica del design della batteria o revisione normativa |
| Valutazione delle condizioni del trasporto aereo e marittimo di merci | No, requisiti IATA DGR e IMDG | 1 anno solare, scadenza 31 dicembre | È richiesto il rinnovo annuale |
| Scheda di sicurezza/SDS | No, requisiti GHS e vettore | Rinnovo annuale secondo la prassi del settore | Annuale o in caso di modifiche chimiche o normative |
Istruzioni per l'imballaggio IATA DGR
Quando si spediscono batterie al litio per via aerea, le istruzioni di imballaggio IATA DGR applicabili dipendono dalla modalità di spedizione della batteria.
Tieni presente che PI 965, 966 e 967 sono istruzioni di imballaggio IATA DGR, non numeri ONU.
I numeri ONU per le batterie agli ioni di litio sono UN 3480 per le batterie agli ioni di litio spedite da sole e UN 3481 per le batterie agli ioni di litio imballate o contenute in apparecchiature.
| ECCO LA DGR PI | Descrizione |
| PI965 | Le batterie agli ioni di litio vengono spedite da sole, non con o all'interno dell'apparecchiatura |
| PI966 | Batterie agli ioni di litio imballate con l'apparecchiatura ma non installate |
| PI967 | Batterie agli ioni di litio installate all'interno dell'apparecchiatura |
Ciascuna istruzione di imballaggio prevede requisiti specifici relativi a stato di carica, imballaggio, etichettatura e limiti di quantità.
Le spedizioni devono essere conformi all'attuale edizione IATA DGR, che viene aggiornata annualmente.
FAQ
La norma UN 38.3 si applica a tutti i prodotti chimici delle batterie al litio?
SÌ. Si applica alle batterie al litio metallico e agli ioni di litio, comprese le batterie agli ioni di litio, ai polimeri di litio e LiFePO4, se trasportate a fini commerciali.
Per quanto tempo è valido un rapporto di prova UN 38.3?
Non ha una scadenza fissa. Rimane valido a meno che la progettazione, la chimica o il processo di produzione della batteria non cambi o le normative richiedano un nuovo test. Altri documenti di spedizione, come schede di sicurezza e rapporti di valutazione del trasporto, potrebbero richiedere un rinnovo regolare.
Il test di cortocircuito esterno utilizza sempre 57°C?
No. Le celle di grandi dimensioni superiori a 500 g e le batterie di grandi dimensioni superiori a 12 kg vengono testate a 57°C ± 4°C. Le celle e le batterie più piccole vengono testate a 25°C ± 2°C.
Il test di sovraccarico si applica a tutti i pacchi batteria?
Non sempre. La norma UN 38.3 T.7 si applica alle batterie ricaricabili, mentre la procedura esatta può variare per pacchi con circuito di protezione o BMS. Confermare con il laboratorio di prova.
Qual è la differenza tra IATA DGR PI 965, 966 e 967?
PI 965 è per le batterie agli ioni di litio spedite da sole. PI 966 è per batterie imballate con apparecchiature. PI 967 è per le batterie installate nell'apparecchiatura. La norma UN 3480 si applica solo alle batterie, mentre la norma UN 3481 si applica alle batterie con o all'interno di apparecchiature.
