Piles au lithium - opportunité et/ou risque

La situation de départ

Les batteries stockent l'électricité par voie électrochimique et nous permettent ainsi de disposer d'électricité de manière mobile. Connectées en parallèle ou en série, les batteries nous permettent ainsi de progresser sur le plan technique et mobile.

Les montres-bracelets à quartz développées au début des années 70 nécessitaient à l'époque de nouvelles piles. Les piles boutons au lithium métal élémentaire, qui réagit violemment avec l'eau, ont été développées sous la forme de piles au lithium métal non rechargeables. Là aussi, l'introduction de cette technologie nouvelle à l'époque a entraîné des accidents parfois graves. L'introduction du Walkman dans les années 80 a exigé des batteries plus puissantes et surtout rechargeables. La batterie lithium-ion était née - avec toutes ses maladies d'enfance comme l'effet de mémoire, des cycles de charge limités et une grande résistance au froid.

Et aujourd'hui : depuis des années, nous disposons de piles à haute performance dans divers formats, qu'elles soient cylindriques, prismatiques ou poupées (voir Wikipedia : Cellule Pouch). Du côté de la cathode, l'oxyde de lithium et de cobalt (LCO) a été remplacé dans une large mesure par un spinelle d'oxyde de lithium et de manganèse (LMS, LMO) plus performant. La cathode lithium-fer-phosphate (LFP), bien meilleure du point de vue de la sécurité, qui résiste au feu en cas de surcharge car elle ne contient pas d'oxyde comme accélérateur d'incendie, présente l'inconvénient, par rapport aux autres cathodes, de posséder des tensions nominales faibles pour une autodécharge plus importante. Du côté de l'anode, on tente de remplacer l'anode en graphite, qui a fait ses preuves, par de l'oxyde de lithium-titanate (LTO) ou des composites silicium-carbone (SiC). Ces technologies d'anode nécessitent toutefois encore d'être optimisées en ce qui concerne le taux de décharge ainsi que l'expansion lors de la charge de la batterie et également le prix. Les développements vont également dans le sens de l'utilisation de lithium métal élémentaire, ce qui présente toutefois à nouveau le risque de déflagration au contact de l'eau.

En ce qui concerne les électrolytes actuellement encore inflammables, l'évolution se fait vers des électrolytes solides qui ne sont plus inflammables, qui ont une durée de vie plus longue et qui sont moins sensibles à la température.

Règles d'expédition

Avant d'expédier des batteries au lithium-ion ou des appareils contenant de tels accumulateurs d'énergie, l'expéditeur doit d'abord identifier ses batteries. Une distinction est faite entre

ONU 3090 Piles au lithium métal et ONU 3091 Piles au lithium métal dans et avec équipement, et ONU 3480 Piles au lithium ionique et ONU 3481 Piles au lithium ionique dans et avec équipement. Les véhicules alimentés par des batteries au lithium sont affectés au numéro ONU 3171. Pour chaque numéro ONU, il existe de nombreuses dispositions spéciales qui peuvent être appliquées et des instructions d'emballage qui doivent être respectées.

Les graphiques ci-dessous montrent que pour une classification correcte, il est important d'avoir des connaissances bien fondées sur les réglementations actuelles relatives aux marchandises dangereuses du mode de transport concerné.

Les points les plus importants avant l'expédition et le transport de piles au lithium :

1. Identification des piles et des appareils contenant de telles piles
2. Classification correcte conformément à la réglementation actuelle sur les matières dangereuses, affectation à un numéro ONU
3. S'assurer de l'existence d'un certificat 38.3 pour la batterie à expédier
4. Vérifier si la disposition spéciale 188 peut être appliquée (emballage et marquage simplifiés, transport par la poste autorisé)
5. Etablir un processus pour les batteries défectueuses ou critiques et le communiquer à l'intérieur de l'entreprise, respecter les instructions d'emballage respectives avec des exigences plus élevées pour les emballages
6. Elaborer un concept d'élimination des piles usagées, ne jamais placer les récipients de collecte dans les voies d'évacuation/cages d'escaliers, toujours maintenir fermé le couvercle du récipient de collecte non conducteur, respecter les informations d'Inobat (inobat.ch)
7. Dans les modes d'emploi des appareils/véhicules contenant des batteries, indiquer de manière pratique les réglementations sur les marchandises dangereuses à respecter
8. désignation d'un conseiller à la sécurité si le type et la quantité de piles l'exigent

Nous attendons avec impatience les développements futurs de la technique des batteries et de leurs possibilités d'utilisation. On peut également s'attendre au développement de prescriptions adaptées à la pratique et réglant de manière sûre l'utilisation, le stockage, le transport et l'élimination.

Nouvelle fiche technique de l'AEAI sur le stockage

Début juin, l'AEAI a publié sa nouvelle fiche d'information 2005-15 sur les batteries au lithium-ion (cf. ici). Désormais, les batteries au lithium-ion sont classées en trois niveaux de risque, comme le montre le tableau ci-dessous.

Voici ce qui est recommandé pour les entrepôts commerciaux et les entreprises de logistique utilisant des batteries au lithium-ion :

LIB HL I : aucune mesure particulière nécessaire

LIB HL II et HL III :

• Compartimentage coupe-feu des locaux d'entreposage avec une résistance au feu EI 60 au minimum, les constructions à un étage et non utilisées à d'autres fins peuvent également être construites en matériaux de construction RF1
• Si le contenu énergétique total de la LIB dépasse 500 kWh par compartiment coupe-feu, il est possible soit de former de petits compartiments coupe-feu de 600 m2 maximum chacun, soit d'installer une installation sprinkler efficace spécialement conçue pour la LIB et conforme à une norme reconnue, comme par exemple la norme VdS CEA 4001 complétée par la norme VdS 3856.
• Installation d'un système d'évacuation des fumées et de la chaleur commandé en cas d'incendie
• Installation de postes d'incendie
• Ouvertures de dégagement vers l'extérieur
• Stockage des LIB exclusivement dans les couches inférieures des palettes d'un rayonnage

LIB HL III :

• Pas de stockage dans un entrepôt à hauts rayonnages
• Bâtiment avec système de protection contre la foudre
• Ouvertures de décompression

Pour les fûts de collecte de piles usagées (LIB HL I), il convient de tenir compte des points suivants :

• Fûts de collecte en matériaux de construction RF1 avec couvercle étanche et pour les récipients métalliques, il faut veiller à ce qu'ils soient revêtus d'une doublure en plastique.
• Centres de collecte avec goulottes de déversement : Exécution des goulottes de déversement et de l'espace de récupération avec une résistance au feu EI 30 au minimum.

L'aide-mémoire de l'AEAI contient des informations supplémentaires sur les points de collecte pour les appareils électriques ainsi que sur les systèmes de stockage stationnaires de HL I à HL III.

Conclusion

Dans son ensemble, le sujet semble très complexe. Pour y voir plus clair, il vaut la peine de suivre le cours correspondant (voir encadré ci-dessous) ou de s'entretenir avec nos experts spécialisés.

Auteur et adresse de contact pour les informations professionnelles :
Ralf Mengwasser, conseiller en sécurité intégrale, Expertise Services - Sécurité environnementale
T +41 44 877 61 99, ralf.mengwasser@safetycenter.ch
www.safetycenter.ch/gefahrstoff-gut

Cours adapté : Marchandises dangereuses : Stockage et transport de piles au lithium https://akademie.svti-gruppe.ch/de/kurse/gefahrgut-lagerung-und-transport-von-lithiumbatterien/k!20348/

Réunions appropriées :
23e Journée suisse des marchandises dangereuses, 20.10.2021, www.gefahrguttag.ch
10e Journée suisse des substances dangereuses, 11.11.2021, www.gefahrstofftag.ch