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Giga Factory

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SAfYR - SECURITE - QUALITE

Comment sécuriser la production de batteries Li-ion pour les véhicules électriques

millions de véhicules électriques en 2023

4000

INCENDIES DUS À L'EMBALLEMENT THERMIQUE DE LA BATTERIE

25%

DES PANNES D'ÉQUIPEMENT CAUSÉES PAR L'ACCUMULATION DE PARTICULES

Une production sous haute tension

La croissance rapide du marché des véhicules électriques (VE) s’accompagne d’un défi majeur : la nécessité d’accroître la production de cellules de batteries, éléments essentiels des VE. Cette demande croissante s’explique par la multiplication des VE dans le monde, passée de 7 millions en 2019 à environ 42 millions en 2023. Pour répondre à ce besoin, l’Europe et les États-Unis investissent massivement dans la construction de « gigafactories » de batteries sur leurs territoires, afin de concurrencer la production chinoise actuellement dominante.

Cependant, la fabrication de batteries Li-ion présente des risques inhérents. Les matériaux utilisés réagissent à l’oxygène et à l’humidité, générant des gaz explosifs comme l’hydrogène et dangereux comme le fluorure d’hydrogène. De plus, l’utilisation de métaux toxiques, notamment le cobalt sous forme de poudre, représente un danger pour les travailleurs et l’environnement. L’un des problèmes majeurs à résoudre est la formation de dendrites dans les cellules de batterie, susceptible de provoquer un emballement thermique et l’inflammation ou l’explosion de la batterie. Ce phénomène, causé par la croissance de structures métalliques entre les électrodes, est amplifié par la présence de particules contaminantes lors de l’assemblage des composants de la batterie.

Les particules fines en jeu

Avec la norme ISO 14644, les exigences de contrôle sont les mêmes qu’en salle blanche

Pour minimiser les risques liés à la contamination par les particules et améliorer la qualité des batteries, la production en salle blanche est essentielle. En effet, la présence de particules sur le séparateur de la batterie peut favoriser la formation de dendrites et provoquer un court-circuit, tandis que la contamination de l’électrolyte réduit la capacité et la durée de vie de la batterie. Les normes ISO 14644 définissent les exigences de propreté pour les salles blanches. En fonction des étapes de production, une classification ISO 5 ou 6 est généralement requise pour la fabrication des cellules, tandis qu’une classification ISO 7 ou 8 peut suffire pour l’assemblage des modules et des packs.

Safyr OPC
La solution pour une surveillance temps réel

précision

ISO 14644-2 "Surveillance du maintien des performances de la salle propre pour la propreté particulaire de l’air"

temps réel

1 minute de fréquence de mise à jour

autonomie

Jusqu'à 168 heures d'autonomie sur batterie

LORA

869,5 MHz / 2,4 GHz Jusqu'à 400 de portée

Augmenter rendements

Sécurité production

Sécurité travailleurs

Confiance

Compléter la surveillance en temps réel par des analyses approfondies

Bien que la surveillance en temps réel soit essentielle, elle ne fournit pas d’informations sur la composition chimique des particules. Pour une analyse plus approfondie, des prélèvements et des analyses en laboratoire sont recommandés. Cela permet d’identifier la nature exacte des particules et de déterminer leur impact potentiel sur les procédés de fabrication et la santé des travailleurs.
Des laboratoires spécialisés, tels que TERA Environnement en France, peuvent réaliser ces analyses en utilisant des méthodes normalisées. En cas de pic de pollution détecté par le système de surveillance en temps réel, des analyses complémentaires permettent de déterminer la composition chimique des particules et de prendre les mesures appropriées, comme le suivi biologique des travailleurs potentiellement exposés.

Journal of Environmental Protection Vol.07 No.10(2016), Article ID:71021 Portrait and Classification of Individual Haze Particulates

Des questions? Contactez notre expert.

Vincent Bartolomei

Responsable essais techniques chez Tera

vincent.bartolomei@groupe-tera.com

FAQ

Q : Quelles sont les problématiques majeures liées à la production de batteries dans les giga factories ?

La production de batteries au lithium-ion, notamment pour les véhicules électriques, pose des défis de taille en termes de sécurité et de qualité.

Risque d’emballement thermique : Causé par une surchauffe des cellules de la batterie, l’emballement thermique peut entraîner des incendies et des explosions, représentant un danger majeur.
Formation de dendrites : La formation de dendrites, accentuée par la présence de particules polluantes, peut provoquer des courts-circuits et réduire la durée de vie des batteries.
Pollution par particules : La présence de particules dans l’électrolyte peut également affecter la capacité des batteries et la constance de la production. De plus, l’utilisation de métaux toxiques comme le cobalt et le manganèse expose les travailleurs à des risques sanitaires.

Q : Comment les salles blanches contribuent-elles à la production de batteries dans les giga factories ?

Les salles blanches sont des environnements contrôlés où la contamination par des particules en suspension dans l’air est minimisée. Elles jouent un rôle crucial dans la production de batteries lithium-ion en :

Réduisant les risques d’incendie et d’explosion : En limitant la présence de particules qui peuvent aggraver la formation de dendrites, les salles blanches contribuent à minimiser les risques d’emballement thermique.
Améliorant la qualité des batteries : La production en salle blanche permet de contrôler la contamination par particules dans l’électrolyte, augmentant ainsi la capacité et la durée de vie des batteries.
Protégeant la santé des travailleurs : En maintenant une faible concentration de particules nocives dans l’air, les salles blanches protègent les travailleurs des risques d’exposition aux métaux toxiques.

Q : Comment le contrôle de la qualité de l'air est-il assuré dans les giga factories ?

La surveillance en temps réel de la qualité de l’air est essentielle pour garantir un environnement de production optimal dans les giga factories.

Systèmes de surveillance continue : Des capteurs tels que le Safyr OPC, utilisant la technologie NextPM, permettent de suivre en continu la concentration de particules dans l’air.
Analyse en laboratoire : En cas de pic de pollution ou d’événement inhabituel, des analyses en laboratoire plus poussées peuvent être réalisées pour identifier la composition chimique des particules et prendre des mesures correctives.
Surveillance biologique : En cas d’exposition potentielle à des substances toxiques, un suivi biologique des travailleurs peut être mis en place pour évaluer l’impact sur leur santé et prendre les mesures nécessaires