Batteries lithium-ion : la certification UL, gage de performance et sécurité

Dans le cadre de la transition écologique, la demande en batteries Lithium-ion ne cesse d’augmenter, notamment avec l’électrification massive du parc automobile. Afin de recourir à des matériaux moins polluants, le lithium – surnommé “or blanc” – est devenu l’élément phare pour remplacer les batteries au plomb avec une croissance moyenne (TCAC) de la demande estimée à 19% entre 2022 et 2027*.

*[Source : Mordor Intelligence. “Marché du lithium – Croissance, tendances, impact du Covid-19 et prévisions (2023-2028)”. https://www.mordorintelligence.com/fr/industry-reports/lithium-market] 

Cependant, toutes les batteries Lithium-ion n’offrent pas le même niveau de performance et sécurité. Pour concrétiser des années de R&D et d’optimisation des processus et offrir un gage de qualité supplémentaire pour ses batteries, Tecsup a décidé de recourir à la certification UL.

Le lithium : leader des matériaux dans le monde des batteries

Les avantages de l’or blanc

Ce n’est pas un hasard si le lithium est devenu le matériau le plus utilisé pour les batteries. En effet, les avantages du lithium sont nombreux : outre l’aspect écologique qu’il offre dans son utilisation, c’est aussi un matériau qui apporte une performance inégalable dans le monde de la batterie.

• Légèreté : la batterie Li-ion est 3 fois plus légère qu’une batterie plomb. Le poids est un élément très important pour certaines applications (ex: véhicules électriques);
• Toxicité moindre par rapport au plomb;
• Capacité de stockage élevée pour un volume faible : on peut stocker 3 à 4 fois plus d’énergie que dans un autre type de batterie;
• Durée de vie importante : plus une batterie dure longtemps, moins il y aura besoin de la changer et c’est donc un avantage à la fois écologique et économique;
• Rapidité de charge : la batterie lithium se charge 8 fois plus rapidement qu’une batterie plomb;
• Possibilité de charges nombreuses et partielles : la batterie lithium ne subit pas d’effet mémoire. Contrairement à d’autres types de batteries qui perdent en performance si elles ne sont pas déchargées/chargées entièrement, la batterie lithium ne perd pas en efficacité.

Les dangers des batteries au lithium dans l’industrie 

Le lithium est cependant un matériau instable qui peut facilement s’embraser. Le danger d’une batterie au lithium est l’emballement thermique lié à la nature des matériaux chimiques qui la composent : la température au sein de la batterie augmente de façon incontrôlable ce qui va conduire à un embrasement ou une explosion. 

L’emballement thermique peut provenir de l’exposition à un environnement hostile, de chocs à répétition, d’une surcharge ou décharge trop importante, d’un court-circuit… Dans le milieu industriel, les batteries sont d’autant plus soumises à tous ces risques, d’où l’importance de s’assurer de leur résistance. On retrouve ces dernières années de plus en plus d’incidents, avec des conséquences parfois désastreuses. 

Comment garantir la sécurité des batteries lithium-ion ?

Les composants de la batterie lithium ainsi que le BMS (Battery Management System) jouent un rôle primordial pour assurer un bon niveau de sécurité. En effet, le BMS va permettre de contrôler en temps réel l’état de chaque cellule et va couper la batterie s’il décèle une défaillance.

“Parlez-nous de votre application et nous créerons la batterie en fonction” déclare Luc Mermillod, Responsable Industrialisation et Qualité chez TecSup. Et pour cause, une batterie non optimisée pour son application ou composée de matériaux de faible qualité aura de grands risques de montrer des signes de défaillance et devenir dangereuse. Les matériaux utilisés pour la conception des packs batteries, des soudures, du BMS doivent être résistants pour supporter les demandes de puissance et l’environnement externe de l’application. 

C’est pourquoi, chez TecSup, la qualité des matériaux de la batterie et le BMS sont au cœur des enjeux stratégiques. Afin de pouvoir prouver cette volonté d’assurer sécurité et qualité, l’entreprise a décidé de se munir de plusieurs certifications et notamment la certification UL.

Les certifications pour les batteries lithium

Les normes européennes

Au sein de l’Union européenne, les entreprises utilisent le marquage CE pour attester de la qualité de leurs produits. Cette norme dispose certes d’un référentiel commun qui peut être un critère de qualité, mais, possède ses limites. En effet, le principe du marquage CE repose sur de l’auto-déclaratif. Une entreprise peut donc déclarer proposer des produits CE mais aucun organisme ne vient certifier de la véracité de ces engagements. Cette norme est un premier critère de qualité incontournable pour les batteries mais reste insuffisante, notamment pour exporter des batteries en dehors de l’Union européenne.

Les normes internationales

TecSup utilise depuis plus de 20 ans le référentiel international de certification IEC (Commission électrotechnique internationale) qui propose des normes reconnues dans plus de 100 pays. Afin d’apporter un gage de qualité supplémentaire et également dans le but de pouvoir vendre des solutions énergétiques à l’international, TecSup propose des produits certifiés CB Scheme (ou Certification Body Scheme) par l’organisme certificateur IECEE (Système CEI d’essais de conformité et de certification des équipements électriques et électroniques). Cette norme implique pour les entreprises des rapports d’essais et différents certificats liés à la sécurité des composants des produits électriques et électroniques. Sans le CB Scheme, il est difficile, voire impossible, d’exporter ses produits à l’international.

Les certifications délivrées par l’IECEE sont une référence à l’international à quelques exceptions près : le Japon, la Russie ou encore le continent nord américain disposent de leurs propres exigences. C’est pour cette raison notamment que TecSup s’est engagé il y a 2 ans dans une démarche de certification UL pour ses produits.

La certification UL : quelles exigences ?

À l’inverse de toutes les autres certifications (auto-déclaratives, IEC sans CB ou IEC avec CB), UL est attribuée par un organisme certificateur qui se porte garant des produits et entreprises qu’il certifie. Si un problème survient sur un de ses produits certifiés et que cela aurait pu ou dû être évité, c’est l’organisme qui va être porté responsable et qui va en payer le prix, au sens littéral du terme. L’attention portée au respect des critères et normes tant au niveau produit que processus est donc très forte.

En plus de certifier le produit en lui-même, l’UL audite de manière annuelle les processus de conception et fabrication de l’entreprise, cette démarche vient compléter la certification ISO 9001.

Quelles sont les conséquences pour TecSup  ?

La décision de certifier ses produits avec l’UL a été un réel bouleversement (positif, rassurez-vous !) au sein de TecSup. En effet, afin de pouvoir certifier ses produits, l’entreprise a dû repenser son processus de conception et fabrication jusqu’au microprocesseur de son BMS (Battery Management System). TecSup a, de ce fait, décidé de se doter de puces “vides” certifiées UL et d’y apposer elle-même son logiciel créé en interne. C’est ainsi que l’entreprise a pris le contrôle sur la globalité de ses composants en gagnant la maîtrise du niveau de sécurité et d’intelligence de sa batterie : le BMS. 

“Le fait de concevoir son propre BMS est un réel avantage car on va pouvoir l’adapter à l’utilisation du produit final, on peut y apporter des améliorations, des options comme on le souhaite en fonction du contexte et du cahier des charges.”  – Luc Mermillod, Responsable Industrialisation et Qualité.

Les niveaux de sécurité sur les batteries lithium de TecSup peuvent désormais aller jusqu’à l’auto diagnostic à fréquence variable et donc atteindre des niveaux de sécurité élevés adaptés aux marchés du type militaire ou aérospatial : PL ou SIL.

Composants, hardware, software, chargeur, assemblage…: TecSup dispose désormais d’une souveraineté totale sur la chaîne de valeur de ses batteries lithium.

Références de certification UL TecSup
Certification UL : référentiel 2271 pour l’utilisation de batteries dans les véhicules légers / mobilité légère
Numéro de certification : MH64167