Plateforme et moyens d'essais dédiés aux batteries

Plateforme d’essais dédiée aux batteries

D’une superficie de 700 m2, dont 240 m2 de laboratoires, dédiée à la sécurité de la filière “stockage électrochimique de l’énergie », la plateforme d’essais batteries (STEEVE Sécurité) de l’Ineris permet :

• de tester les batteries à l’échelle réelle (essais mécaniques, électriques, thermiques, incendie),
• d’évaluer leur sécurité en vue de leur mise sur le marché ainsi qu’aux différentes étapes de leur cycle de vie,
• d’améliorer la compréhension des phénomènes dangereux, en particulier dans des conditions sévères.

La plateforme dispose de cellules d’essais sécurisées et de moyens de mesure adaptés :

• enregistrement vidéo (classique, rapide, infrarouge),
• mesures électriques (tension, courant, niveau de charge),
• températures et flux thermiques (interne / externe),
• pression,
• masse,
• contraintes et déformations mécaniques,
• fumées,
• analyses de gaz en continu et en discontinu (CO2, CO, NOx, HF, HCl, HBr…).

La plateforme d’essais dédiée aux batteries et aux systèmes de stockage électrochimique est complétée par les installations expérimentales de la plateforme incendie, équipée d’une galerie incendie constituée de 3 chambres de 10 m³, 80 m³ et 1 000 m³.

Moyens d’essais pour tester les batteries

Les équipements dont dispose la plateforme d’essais sur les systèmes de stockage électrochimique et batteries permettent de réaliser des essais abusifs reproduisant les conditions sévères d’utilisation, de transport, de stockage et de recyclage des batteries (cellules, modules, packs). L’objectif est d’appréhender leur niveau de sécurité et de fournir des données techniques pour évaluer les risques.

L’Ineris propose sur les batteries, des essais :

• mécaniques (compression statique, compression dynamique, essai au clou, immersion, chute…),
• électriques (court-circuit, surcharge, surdécharge…),
• thermiques (stabilité thermique, cycles thermiques, feu extérieur simulé…),
• incendie (plateforme incendie).

Moyens d’essais mécaniques pour batteries

• Une tour de chute pour réaliser des essais de chute libre d’objet d’une hauteur de 5 mètres ou de réaliser des essais dynamiques en faisant chuter une masse (variable entre 50 et 350 kg) d’une hauteur donnée sur un impacteur placé sur la batterie ou l’élément à tester. Cette tour de chute répond aux exigences des constructeurs automobiles, qui ont contribué à l’établissement de son cahier des charges (règlement R100).
• Une presse à écrasement lent d’une force pouvant allée jusqu’à 300 kN. Elle est équipée pour la réalisation d’essais de percement au clou des batteries (vitesse 8,3 mm/s).
• Autre équipement : cuve à immersion.

Moyens d’essais électriques pour batteries

• Un banc de court-circuit de résistance minimale de 0,3 mΩ jusqu’à un courant de 20 kA.
• Des cycleurs électriques dont les caractéristiques techniques vont jusqu’à ±300A et ±600V. Ils permettent de réaliser des essais de surcharge et surdécharge

Moyens d’essais thermiques pour batteries

• Un « Simulated Fuel Fire ». Cet équipement, installé sur la plateforme incendie, permet de soumettre un objet à un rayonnement thermique suffisant pour le mettre à feu sans apport de combustible extérieur.  Sa puissance maximale est de 100W/m².

• Une plateforme d’essais incendie.

• Une enceinte à vide d’1 m3 pour des essais de dépression ou des cyclages en pression jusqu’à 10 mb.

• Deux enceintes thermiques d’environ 800 litres chacune, pour les essais en environnement sévère. Elles permettent de travailler de -70°C à 180°C. L'une d'entre elles est régulée en humidité Ces deux étuves sont placées dans une chambre sécurisée, équipée de caméras et de détection incendie.

Installations expérimentales d’essais complémentaires

• Un Laveur de gaz avec un débit d’extraction jusqu’à 20 000 m3/h, raccordé aux cellules d’essais grâce à un réseau de gaines instrumenté. Il permet de traiter les gaz émis au cours des essais. Chaque cellule est reliée à une baie d’analyse des gaz permettant de mesurer en continu les émissions lors des essais de batterie. Cette baie d’analyse est complétée par un système de prélèvement des gaz en barboteur pour des analyses chimiques complémentaires ainsi que par un spectromètre infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR) qui permet d’analyser un large spectre de composés.