IEC 62133 et UN 38.3 : batteries Li-ion securite
Guide - IEC 62133-2 et UN 38.3
Tout produit alimente par une cellule ou une batterie au lithium-ion affronte deux examens essentiels avant d'arriver chez l'utilisateur final. Le premier est une norme de securite produit, IEC 62133-2, qui qualifie la cellule et la batterie pour la mise sur le marche dans les applications portables, informatiques et industrielles legeres. Le second est une qualification au transport, la Section 38.3 du Manuel d'epreuves et de criteres de l'ONU, exigee par tous les regimes multimodaux (IATA, IMDG, ADR, 49 CFR) avant tout acheminement de cellule ou de batterie au lithium. Les deux textes coexistent : une cellule peut etre conforme IEC 62133-2 sans avoir passe UN 38.3, et inversement. Ce guide expose le perimetre de chaque texte, la liste des essais, leurs criteres d'acceptation, l'articulation avec les normes industrielles (IEC 62619, IEC 63056) et nord-americaines (UL 1642, UL 2054, UL 62133-2), la classification ONU des marchandises dangereuses (UN 3480 a UN 3091) et les pieges les plus frequemment releves en pratique.
Pourquoi deux dossiers distincts
Section intitulée « Pourquoi deux dossiers distincts »La superposition apparente entre les deux textes prete a confusion, en particulier lors de la mise en place du premier projet batterie d'un bureau d'etudes. La distinction repose sur la finalite reglementaire.
IEC 62133-2 est une norme de securite produit. Elle definit des essais et des criteres permettant de prevenir les defaillances de la cellule et de la batterie en conditions normales d'usage et en conditions de premier defaut (court-circuit externe, charge anormale, ecrasement). Son adoption est volontaire au niveau IEC mais devient obligatoire par renvoi dans les regimes nationaux : l'EN 62133-2 sert de norme harmonisee dans certains champs sous la directive Basse Tension europeenne ; UL 62133-2 est la version americaine reconnue par les NRTL ; au Japon, la loi PSE renvoie a une version locale.
UN 38.3 est une qualification au transport des marchandises dangereuses. Elle decoule du Reglement type pour le transport des marchandises dangereuses de l'ONU (UN Model Regulations), dont le Manuel d'epreuves et de criteres est le document technique d'application. Sa finalite est de prevenir les sinistres en cours de transport (incendie en soute aerienne, surpression en conteneur maritime) en s'assurant que la cellule ou la batterie supporte les contraintes thermiques, mecaniques et electriques du parcours logistique. Sans qualification UN 38.3, aucune cellule ou batterie au lithium ne peut etre legalement embarquee sur un avion, un navire ou un camion en circuit international.
Les deux dossiers sont independants, mais leur calendrier est typiquement parallele : la meme campagne d'essai en laboratoire accredite peut couvrir les deux series d'epreuves sur un meme jeu d'echantillons, avec une duree typique de six a douze semaines selon la charge du laboratoire et le nombre d'echantillons.
IEC 62133-2 : perimetre et structure
Section intitulée « IEC 62133-2 : perimetre et structure »IEC 62133-2 est la deuxieme partie de la norme IEC 62133. La partie 1 (IEC 62133-1) couvre les chimies au nickel (nickel-cadmium et nickel-metal hydrure). La partie 2 couvre les chimies au lithium-ion et au lithium-polymere. Les deux parties partagent une architecture commune : essais au niveau cellule et au niveau batterie, conditions normales et conditions de defaut, criteres d'acceptation fondes sur l'absence de feu, d'explosion et de fuite.
| Reference | Chimie | Application |
|---|---|---|
| IEC 62133-1 Ed 1.0:2017 | Ni-Cd, Ni-MH | Portable, IT, applications industrielles legeres |
| IEC 62133-2 Ed 1.0:2017 + AMD1:2021 | Li-ion, Li-polymere | Portable, IT, applications industrielles legeres |
| IEC 62619 | Li-ion | Applications industrielles (chariots elevateurs, traction industrielle, stationnaire hors residentiel) |
| IEC 63056 | Li-ion | Stockage stationnaire d'energie electrique (ESS), residentiel et commercial |
La frontiere entre 62133-2 et 62619 est gouvernee par l'usage. Une batterie de 1 kWh integree dans un outil portatif releve typiquement de 62133-2. La meme batterie inseree dans un chariot elevateur ou dans un onduleur industriel bascule vers 62619. Pour une batterie d'e-bike, l'usage europeen renvoie generalement a IEC 62133-2 ou EN 50604-1 selon la classe MTL au sens du reglement Batteries, avec des variations nationales a verifier.
L'edition courante au catalogue IEC est l'edition 1.0 publiee en 2017, completee par l'amendement 1 publie en 2021. La transposition europeenne EN 62133-2 publiee par CENELEC reprend le contenu IEC avec les eventuelles deviations regionales documentees dans l'annexe ZA. Pour la presomption de conformite sous la directive Basse Tension, la reference precise (annee, amendement, date de cessation) est a consulter sur la page LVD de la Commission europeenne.
Les essais IEC 62133-2
Section intitulée « Les essais IEC 62133-2 »La norme distingue des essais au niveau cellule (clause 7) et des essais au niveau batterie ou pack (clause 8). Le tableau ci-dessous synthetise les principales epreuves. Les valeurs numeriques precises (tensions, courants, durees) sont definies dans le texte normatif et doivent etre lues directement dans la publication IEC.
| Essai | Niveau | Objectif | Critere d'acceptation |
|---|---|---|---|
| Court-circuit externe | Cellule + batterie | Verifier le comportement sous court-circuit franc des bornes | Pas de feu, pas d'explosion |
| Charge anormale | Cellule | Charge au-dela des limites specifiees | Pas de feu, pas d'explosion |
| Decharge forcee | Cellule | Decharge en serie contraire (cellule inversee) | Pas de feu, pas d'explosion |
| Vibration | Cellule + batterie | Simulation des vibrations de manutention et de transport | Pas de fuite, pas de feu, integrite mecanique |
| Choc mecanique | Cellule + batterie | Choc dynamique calibre selon la masse | Pas de fuite, pas de feu |
| Chute libre | Batterie | Chute repetee depuis une hauteur specifiee | Pas de feu, pas d'explosion, fonctionnement post-essai |
| Abus thermique | Cellule | Exposition prolongee a temperature elevee | Pas de feu, pas d'explosion |
| Ecrasement | Cellule | Compression contolee jusqu'a deformation | Pas de feu, pas d'explosion |
| Basse pression (altitude) | Cellule + batterie | Simulation atmospherique en haute altitude (fret aerien decompresse) | Pas de fuite, pas d'explosion |
Le critere general d'acceptation est la triple absence : pas de feu, pas d'explosion, pas de fuite (the three no's en jargon de laboratoire). Selon l'essai, des criteres complementaires s'appliquent (maintien d'une tension residuelle, integrite de l'enveloppe, fonctionnement post-essai). La sequence d'essai et le nombre d'echantillons sont definis par la clause 4 de la norme et conditionnent la representativite statistique du dossier.
Les essais sont menes par un laboratoire accredite ISO/IEC 17025 sur la portee IEC 62133-2. Le rapport d'essai (Test Report) peut etre delivre au format CB de l'IECEE pour faciliter la reconnaissance multinationale. Pour les marches americain et canadien, les organismes NRTL reconnus emettent en plus la marque commerciale (UL Listed, ETL, CSA) sur la base de UL 62133-2 ou UL 2054.
UN 38.3 : structure de la Section 38.3
Section intitulée « UN 38.3 : structure de la Section 38.3 »Le Manuel d'epreuves et de criteres de l'ONU est un document technique d'application du Reglement type pour le transport des marchandises dangereuses. La Section 38.3 y consacre les essais specifiques aux cellules et batteries au lithium. La revision 7 a ete publiee en 2019, la revision 8 en 2023.
La structure de la Section 38.3 comporte plusieurs sous-sections :
- 38.3.1 Objet,
- 38.3.2 Definitions et conditions generales,
- 38.3.3 Criteres de requalification apres modification,
- 38.3.4 Procedures d'essai (essais T.1 a T.8),
- 38.3.5 Resume d'essai (Test Summary) - obligatoire depuis 1er janvier 2020.
Le perimetre couvre les cellules au lithium metallique (non rechargeables) et les cellules et batteries au lithium-ion (rechargeables), ainsi que les assemblages dans lesquels ces cellules sont integrees, jusqu'au niveau du produit fini si la batterie n'est pas amovible.
Les huit essais T.1 a T.8
Section intitulée « Les huit essais T.1 a T.8 »Les essais sont ordonnes du moins severe au plus severe et se realisent en sequence sur les memes echantillons jusqu'a T.5 (sequence dite series), puis T.6 a T.8 sur des echantillons distincts. L'etat de charge des echantillons au lancement de la sequence est specifie par la Section 38.3 (typiquement 50 percent SOC pour le transport, la valeur exacte est a verifier dans le texte courant). Le tableau ci-dessous synthetise les objectifs et les criteres.
| Essai | Designation | Niveau | Objectif | Critere d'acceptation |
|---|---|---|---|---|
| T.1 | Simulation d'altitude | Cellule + batterie | Exposition a basse pression (simulation fret aerien decompresse) | Pas de fuite, pas de feu, pas de baisse de tension excessive |
| T.2 | Epreuve thermique | Cellule + batterie | Cyclage en temperature haute et basse | Pas de fuite, pas de feu, masse stable |
| T.3 | Vibration | Cellule + batterie | Profil de vibration calibre, balayage de frequence | Pas de fuite, pas de feu |
| T.4 | Choc mecanique | Cellule + batterie | Choc dynamique calibre | Pas de fuite, pas de feu |
| T.5 | Court-circuit externe | Cellule + batterie | Court-circuit franc des bornes a temperature elevee | Pas de feu, pas d'explosion |
| T.6 | Impact / ecrasement | Cellule (cylindrique et prismatique) | Choc avec barre cylindrique (impact) ou compression (ecrasement) | Pas de feu, pas d'explosion |
| T.7 | Surcharge | Batterie rechargeable | Charge au-dela des limites specifiees | Pas de feu, pas d'explosion |
| T.8 | Decharge forcee | Cellule | Decharge en serie contraire | Pas de feu, pas d'explosion |
Les valeurs numeriques exactes (pression d'altitude, plage de temperature, profil de vibration, courant et tension d'essai, hauteur d'impact, courant de surcharge) sont definies dans la Section 38.3 et doivent etre lues directement dans la derniere revision publiee par l'UNECE. Les references doctrinales (forums de l'industrie, fiches techniques de laboratoire) sont utiles pour la preparation mais ne se substituent pas au texte source.
L'essai T.6 distingue deux modes (impact et ecrasement) selon la geometrie de la cellule. Les cellules cylindriques et prismatiques sont soumises a l'impact. Les cellules poche (pouch) sont soumises a l'ecrasement. La selection du mode est determinee par la clause d'application.
Classification ONU et codes UN
Section intitulée « Classification ONU et codes UN »Le Reglement type pour le transport des marchandises dangereuses classe les cellules et batteries au lithium en classe 9 (matieres dangereuses diverses). Quatre numeros UN couvrent l'ensemble du perimetre selon la chimie et le mode d'expedition.
| Numero UN | Designation officielle | Chimie | Mode d'expedition |
|---|---|---|---|
| UN 3480 | Piles au lithium ionique (y compris polymere) | Li-ion | Cellule ou batterie expediee seule |
| UN 3481 | Piles au lithium ionique contenues dans un equipement ou emballees avec un equipement | Li-ion | Batterie integree dans un produit ou accompagnant un produit |
| UN 3090 | Piles au lithium metallique | Li-metal | Cellule ou batterie expediee seule |
| UN 3091 | Piles au lithium metallique contenues dans un equipement ou emballees avec un equipement | Li-metal | Batterie integree dans un produit ou accompagnant un produit |
Le marquage et l'etiquetage de la marchandise au depart de l'expedition reprennent le numero UN applicable, l'etiquette de classe 9 (losange jaune et noir specifique aux batteries au lithium) et les coordonnees de l'expediteur. L'absence de l'un de ces elements bloque l'embarquement par le transitaire.
Plusieurs dispositions speciales (Special Provisions) s'appliquent selon le mode et l'etat de charge. Pour le transport aerien, l'IATA DGR liste notamment les SP A88 (cellules nouvelles non encore qualifiees UN 38.3, sous derogation), A99 (transport en quantite limitee), A123 (cellules de remplacement), parmi d'autres. La liste exhaustive et les conditions associees sont publiees chaque annee par l'IATA dans l'edition courante des Dangerous Goods Regulations.
Le Test Summary UN 38.3
Section intitulée « Le Test Summary UN 38.3 »Depuis le 1er janvier 2020, la sous-section 38.3.5 du Manuel impose la mise a disposition par le fabricant ou le distributeur d'un resume d'essai (Test Summary) accessible a tout intervenant de la chaine logistique. Le document est normalise et doit inclure :
- l'identite du fabricant de la cellule et de la batterie,
- le nom commercial et les references modeles,
- les caracteristiques techniques (capacite nominale, tension, masse, chimie),
- la liste des essais T.1 a T.8 realises,
- la reference du rapport d'essai complet et l'identite du laboratoire,
- la date des essais et la version de la Section 38.3 utilisee.
L'absence du Test Summary lors d'une expedition est un motif de refus a l'embarquement par le transitaire, l'agent de manutention ou l'autorite de controle. Le document doit etre disponible en version electronique a chaque etape du parcours logistique. Plusieurs juridictions imposent la conservation du resume par l'expediteur et le destinataire pendant la duree de vie commerciale du produit. Pour le contexte reglementaire general des batteries en Europe, voir le guide reglement Batteries (UE) 2023/1542.
Matrice transport : air, mer, route
Section intitulée « Matrice transport : air, mer, route »Les exigences UN 38.3 sont reprises par les principaux instruments multimodaux. La matrice ci-dessous synthetise les references applicables pour chaque mode.
| Mode | Instrument | Champ geographique | Reference UN 38.3 |
|---|---|---|---|
| Aerien | IATA DGR + ICAO TI | Mondial | Reprise integrale + dispositions speciales A88, A99, A123, etc. |
| Maritime | Code IMDG (OMI) | Mondial | Reprise integrale dans la rubrique classe 9 |
| Routier (Europe) | ADR | Etats parties ADR | Reprise dans le 2.2.9 et le 3.3 |
| Ferroviaire (Europe) | RID | Etats parties COTIF | Aligne sur ADR |
| Fluvial (Europe) | ADN | Etats parties ADN | Aligne sur ADR |
| Routier (Etats-Unis) | 49 CFR 173.185 | Etats-Unis | Renvoi explicite a UN 38.3 |
| Routier (Canada) | TDG Regulations | Canada | Renvoi explicite a UN 38.3 |
| Routier (Chine) | GB 30000 / GB 38031 | Chine | Reprise UN 38.3 + exigences nationales |
Le mode aerien est le plus contraignant en pratique. L'IATA publie chaque annee une nouvelle edition des DGR, et les compagnies aeriennes appliquent leurs propres restrictions complementaires (cargo only, interdiction des batteries au lithium metallique en passager, etat de charge limite a 30 percent pour certaines configurations). La preparation d'une expedition aerienne suppose une revue cas par cas en debut de chaque annee civile.
Pour le mode maritime, le Code IMDG aligne ses dispositions sur le Manuel ONU avec un cycle biennal de revision. Pour le mode routier en Europe, l'ADR est revise tous les deux ans, avec une periode transitoire d'une annee pour la coexistence des editions.
Articulation IEC 62133-2 et UL aux Etats-Unis
Section intitulée « Articulation IEC 62133-2 et UL aux Etats-Unis »Aux Etats-Unis, la voie de certification securite passe par les NRTL (Nationally Recognized Testing Laboratories) reconnus par l'OSHA. Plusieurs normes coexistent pour les cellules et batteries au lithium.
| Reference UL | Perimetre | Equivalence IEC |
|---|---|---|
| UL 1642 | Cellules au lithium (Li-ion et Li-metal) | Recouvrement partiel avec IEC 62133-2 cote cellule |
| UL 2054 | Batteries (assemblages de cellules), grand public et commerciales | Recouvrement avec IEC 62133-2 cote batterie |
| UL 62133-2 | Cellules et batteries Li-ion (transposition IEC harmonisee) | Reprise directe de IEC 62133-2 avec deviations americaines |
| UL 9540 + UL 9540A | Stockage stationnaire (ESS), securite et essai de propagation thermique | Recouvrement avec IEC 63056 et IEC 62619 |
Pour un produit portatif ou IT vise simultanement sur l'Europe et les Etats-Unis, la voie pragmatique combine IEC 62133-2 (Europe, IECEE CB) et UL 62133-2 (Etats-Unis). UL 1642 reste exigee par certains operateurs pour les cellules en amont du pack, en complement ou en substitution selon l'architecture du dossier. UL 2054 est historiquement la reference pour les assemblages, partiellement absorbee par UL 62133-2 dans les nouveaux projets.
La certification s'accompagne d'un audit du site de fabrication (Initial Production Inspection) et d'un suivi periodique (Follow-Up Service). Pour le cadre general de la securite electrique sur audio video, IT et communications, voir le guide IEC 62368-1 et la perspective generale du marquage CE.
Niveaux de qualification : cellule, batterie, produit
Section intitulée « Niveaux de qualification : cellule, batterie, produit »Une difficulte recurrente dans les dossiers est la distinction des niveaux de qualification. La cellule, la batterie et le produit fini sont trois objets potentiellement distincts au sens des deux textes.
| Niveau | IEC 62133-2 | UN 38.3 |
|---|---|---|
| Cellule | Essais clause 7 (court-circuit, charge anormale, decharge forcee, ecrasement, abus thermique) | Essais T.1 a T.5, T.6, T.8 selon geometrie |
| Batterie (pack) | Essais clause 8 (court-circuit, vibration, choc, chute, basse pression) | Essais T.1 a T.5, T.7 |
| Produit fini integrant la batterie | Renvoi a 62133-2 dans le dossier du produit (62368-1, 60601-1, 61010-1, etc.) | UN 3481 ou UN 3091 (batterie integree), Test Summary requis |
La cellule peut etre qualifiee par le fabricant de cellules (Panasonic, Samsung SDI, LG Energy Solution, CATL et autres). La batterie assemblee est qualifiee par l'integrateur ou le sous-traitant pack. Le produit fini peut reposer sur les deux qualifications amont, sans nouveau dossier UN 38.3, a condition que la batterie integree n'ait pas subi de modification de specification depuis la qualification originale.
Une regle de prudence : exiger contractuellement la fourniture du Test Summary UN 38.3 et du certificat IEC 62133-2 par le fournisseur de cellules ou de batteries, avant l'integration. L'absence de ces documents en aval bloque la commercialisation du produit fini.
Voir aussi
Section intitulée « Voir aussi »- Transport batteries lithium: IATA DGR, IMDG, ADR, DOT
- Modules PV : IEC 61730 securite, IEC 61215 perf
- RoHS 2011/65/UE : substances dangereuses restreintes en EEE
- REACH 1907/2006 : substances chimiques et SVHC
- WEEE 2012/19/UE : dechets electroniques UE
Pieges classiques observes sur le terrain
Section intitulée « Pieges classiques observes sur le terrain »Sans pretention exhaustive, plusieurs ecueils reviennent dans les retours d'organismes certificateurs et de laboratoires.
- Expedier des prototypes ou des echantillons de cellules sans rapport UN 38.3. Ce piege est particulierement frequent en pre-serie, lorsque les premiers samples partent du fournisseur de cellules vers le bureau d'etudes ou le sous-traitant pack. La derogation A88 (cellules non encore qualifiees, mais en preparation de qualification) permet un transport sous conditions strictes, generalement en cargo only avec emballage UN classe 9 specifique. La meilleure pratique reste de programmer la qualification UN 38.3 de la cellule en amont de la phase echantillonnage.
- Certifier la cellule UN 38.3 mais pas la batterie assemblee. Un dossier UN 38.3 cellule ne couvre pas la batterie assemblee si celle-ci est expediee en tant qu'objet distinct. Les essais T.1 a T.5 et T.7 doivent etre realises au niveau pack lorsque le pack est expedie separement du produit fini. L'integrateur du pack porte la responsabilite de la qualification.
- Oublier IEC 62133-2 sur un produit europeen ou nord-americain. Un produit certifie 62368-1 ou 60601-1 doit egalement demontrer la conformite 62133-2 (ou la norme verticale applicable) pour la composante batterie. Plusieurs dossiers techniques omettent cette reference, ce qui entraine un avis d'amelioration de l'organisme notifie au mieux, un refus de marquage CE au pire.
- Confondre cellule et batterie dans le rapport d'essai. Le rapport d'essai doit identifier sans ambiguite la reference cellule (fabricant, modele, capacite, tension nominale) et la reference batterie (configuration du pack, nombre de cellules en serie et parallele, BMS associe). Une confusion conduit a un dossier non recevable pour la mise sur le marche.
- Appliquer IEC 62133-2 a une batterie d'e-bike ou de stockage stationnaire. Le perimetre de 62133-2 exclut les applications industrielles lourdes. Une batterie d'e-bike releve typiquement de IEC 62619 ou EN 50604-1 (pour la classe MTL au sens du reglement Batteries europeen). Une batterie de stockage stationnaire releve de IEC 63056. Pour un vehicule electrique homologue route, ce sont les normes UN ECE (R100) qui s'appliquent.
- Ignorer l'etat de charge de qualification (SOC). La Section 38.3 specifie un etat de charge a respecter pour la sequence d'essai (typiquement 50 percent SOC, la valeur exacte est a verifier dans le texte courant). Un essai mene a 100 percent SOC ou a vide n'est pas conforme et le rapport est rejete au depouillement.
- Negliger la requalification apres modification. Une modification de chimie de l'electrolyte, de masse, de design mecanique, de capacite ou de tension nominale impose en principe une nouvelle qualification UN 38.3 (sous-section 38.3.3). Le changement de fournisseur de cellules sans alignement de specifications est egalement traite comme nouvelle reference.
- Sous-estimer la duree de campagne. Une campagne combinee IEC 62133-2 + UN 38.3 dure typiquement six a douze semaines en laboratoire accredite, avec un cout consequent (plusieurs dizaines de milliers d'euros selon le perimetre cellule + batterie + produit). Cette duree est a integrer en debut de projet, faute de quoi le calendrier de mise sur le marche est decale d'autant.
Pour aller plus loin
Section intitulée « Pour aller plus loin »Cette page expose l'articulation entre la securite produit IEC 62133-2 et la qualification transport UN 38.3. Les terminologies cles (cellule, batterie, pack, BMS, SOC, Test Summary, classe 9, dispositions speciales) sont definies dans le glossaire. Pour le contexte reglementaire general des batteries en Europe, voir le guide reglement Batteries (UE) 2023/1542. Pour la perspective marquage CE du produit fini, voir la page marquage CE et les normes harmonisees CE. Pour la frontiere avec la securite produit audio video, IT et communications, voir le guide IEC 62368-1.
Sources & références
- IEC 62133-2 Ed 1.0:2017 + AMD1:2021, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes, Part 2 Lithium systems , IEC webstore.iec.ch/publication/32662
- UN Manual of Tests and Criteria, Section 38.3 Lithium metal and lithium ion batteries , UNECE unece.org/transport/dangerous-goods/un-model-regulations-rev-22
- IATA Lithium Battery Shipping Regulations , IATA www.iata.org/en/programs/cargo/dgr/lithium-batteries/
- IEC 62619, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes, Safety requirements for secondary lithium cells and batteries, for use in industrial applications , IEC webstore.iec.ch/publication/64073
- IEC 63056, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes, Safety requirements for secondary lithium cells and batteries for use in electrical energy storage systems , IEC webstore.iec.ch/publication/64738
- UL 2054, Household and Commercial Batteries , UL Standards www.shopulstandards.com/
- 49 CFR 173.185, Lithium cells and batteries (US DOT) , US DOT / PHMSA www.ecfr.gov/current/title-49/subtitle-B/chapter-I/subchapter-C/part-173/subpart-E/section-173.185