ST/SG/AC.10/C.3/2011/14 - unece

|Nations Unies |ST/SG/AC.10/C.3/2011/14 | |
|[pic] |Secrétariat |Distr. générale |
| | |30 mars 2011 |
| | |Français |
| | |Original: anglais |
Comité d'experts du transport des marchandises dangereuses
et du Système général harmonisé de classification
et d'étiquetage des produits chimiques Sous-Comité d'experts du transport des marchandises dangereuses Trente-neuvième session
Genève, 20-24 juin 2011
Point 4 b) de l'ordre du jour provisoire
Systèmes de stockage de l'électricité: condensateurs au lithium-ion Nouvelle désignation officielle de transport pour les
condensateurs asymétriques
Communication de l'expert du Japon[1]
Introduction 1. À sa trente-huitième session, le Sous-Comité a examiné le
document INF.10 soumis par l'expert du Japon, dans lequel il était
proposé de créer une nouvelle désignation officielle de transport
pour les condensateurs au lithium-ion et a accepté d'inclure cette
question dans son programme de travail. La proposition contenue
dans le présent document a été préparée sur la base de la
proposition antérieure du document INF.10, en tenant compte des
observations formulées dans le document INF.33 soumis par l'expert
de la France lors de cette même session, ainsi que de celles reçues
dans l'intersession de la part du représentant de KiloFarad
International. 2. Les condensateurs asymétriques ont été mis au point et
commercialisés récemment; ils sont de plus en plus demandés pour
servir dans des applications visant à utiliser efficacement de
l'énergie renouvelable et dans des systèmes de récupération
d'énergie, entre autres. En raison de cette demande accrue, il
convient d'établir une nouvelle désignation officielle de transport
ainsi que des dispositions spécifiques relatives au transport des
condensateurs asymétriques.
Informations générales sur les condensateurs asymétriques
Définition et principe de fonctionnement des condensateurs
asymétriques 3. Un condensateur asymétrique est un condensateur
électrochimique dans lequel l'électrode positive et l'électrode
négative sont constituées de matières actives différentes et où les
charges et décharges peuvent être répétées par des mécanismes
différents à la cathode et à l'anode. Deux condensateurs
asymétriques types, tels que les condensateurs au lithium-ion (LIC)
et les condensateurs au nickel-carbone (condensateurs Ni-C) sont
décrits ci-dessous.
LIC 4. Une pile LIC se compose essentiellement d'une électrode
positive, d'une électrode négative, d'un séparateur et d'un
électrolyte (fig. 1). 5. Une pile LIC est un condensateur asymétrique capable
d'emmagasiner l'énergie électrique par adsorption et désorption des
ions à l'interface de la matière de l'électrode positive et de
l'électrolyte, ainsi que par intercalation et désintercalation des
ions lithium à l'électrode négative. L'électrode positive,
similaire à celle d'un condensateur électrique à double couche
(EDLC), est constituée de matières carbonées, par exemple du
charbon actif, qui offrent une grande surface, tandis que
l'électrode négative est notamment constituée de matières
carbonées, ce qui permet l'intercalation et la désintercalation des
ions lithium. On peut utiliser le matériau composite
Li4Ti5O12/carbone pour l'électrode négative. L'électrolyte utilisé
dans un condensateur LIC est une solution de sel de lithium
contenue dans un solvant organique (fig. 2). 6. L'intercalation du lithium abaisse le potentiel de l'électrode
négative, ce qui accroît la tension de sortie de la pile. Un
condensateur LIC peut emmagasiner de plus grandes quantités
d'énergie qu'un condensateur EDLC en raison de la grande capacité
de l'électrode négative comparée à celle de l'électrode positive
(fig. 3). 7. Comparé à un condensateur EDLC, un condensateur LIC présente
une tension de fonctionnement plus élevée et une énergie volumique
supérieure pour une densité de puissance équivalente (fig. 4).
Comme le montre la courbe de décharge (fig. 5), la tension d'un
condensateur LIC change en fonction de la charge électrique
emmagasinée, ce qui constitue une caractéristique typique des
condensateurs asymétriques. Les condensateurs LIC présentent une
excellente durabilité des cycles, comparable à celle des
condensateurs EDLC.
Condensateurs Ni-C 8. Les condensateurs Ni-C sont des condensateurs asymétriques qui
peuvent se charger et se décharger de façon répétée par
l'adsorption d'ions potassium (ions K+) à la double couche de
l'électrode négative et par une réaction électrochimique avec
l'hydroxyde de nickel de l'électrode positive: (NiO(OH) + H2O +e- =
Ni(OH)2 + OH-). 9. Dans le cas des condensateurs Ni-C, l'électrode positive est à
base de nickel, comme dans les batteries alcalines, et l'électrode
négative est à base de carbone. L'électrolyte utilisé dans les
condensateurs Ni-C est alcalin, comme dans les batteries alcalines. 10. Les condensateurs asymétriques ont des limites inférieures de
tension plus basses, au-dessous desquelles les piles sont
endommagées et ne fonctionnent plus. Ces limites oscillent par
exemple entre 1,4 V et 2,2 V pour les condensateurs LIC, et entre
0,4 V et 0,6 V pour les condensateurs Ni-C. Il n'est donc pas
possible de réduire à 0 V la tension aux bornes de condensateurs
asymétriques sans leur causer des dommages et il n'est donc pas
possible de les transporter complètement déchargés comme c'est le
cas avec les condensateurs EDLC.
Applications des condensateurs asymétriques 11. Des condensateurs asymétriques ayant différents niveaux
d'énergie ont été commercialisés sous forme de piles laminées ou
cylindriques (fig. 6). Comme les condensateurs EDLC, les
condensateurs asymétriques sont souvent utilisés en modules,
composés de piles raccordées en série et/ou en parallèle, pour
obtenir la tension voulue et l'énergie nécessaire à l'application
considérée (fig. 7). 12. Les condensateurs asymétriques conviennent bien aux
applications qui requièrent une forte énergie volumique et une
excellente durabilité. Les applications potentielles des
condensateurs asymétriques sont les suivantes: . Sources d'énergie électrique d'appoint, notamment pour
compenser une baisse de tension et pour assurer une
alimentation sans coupure; . Stockage d'énergie renouvelable, notamment éolienne et
photovoltaïque; . Systèmes de récupération d'énergie dans l'industrie et dans
les transports; . Systèmes de démarrage de moteurs au moyen du seul condensateur
ou en combinaison avec les batteries de démarrage existantes.
Risques éventuels lors du transport et évaluation de la sûreté des
condensateurs asymétriques 13. Le transport des condensateurs asymétriques présente les deux
risques potentiels suivants: a) Dispositif de stockage d'énergie chargé; Un condensateur asymétrique a une limite inférieure de
tension, au-dessous de laquelle la pile est endommagée et
ne fonctionne plus. Il faut donc transporter les piles de
condensateur asymétrique quand elles sont chargées au-delà
de la limite inférieure de tension; et b) Dispositif de stockage d'énergie contenant des liquides
inflammables; Comme dans le cas des condensateurs EDLC, des liquides
inflammables sont parfois utilisés dans la solution
électrolyte; et Bien que les condensateurs LIC contiennent des ions
lithium pour transporter les charges, leurs électrodes
positives ne contiennent pas d'oxydes métalliques et il
n'y a donc pas de risque de glissement thermique. 14. L'évaluation des risques éventuels en matière de sûreté porte
sur les points suivants: a) Dispositif de stockage d'énergie chargé; Puisque les condensateurs asymétriques ont une limite
inférieure de tension, au-dessous de laquelle la pile est
endommagée et ne fonctionne plus, il faut les transporter
chargés. Les condensateurs asymétriques doivent donc être
protégés contre les courts-circuits. On appliquera
l'épreuve suivante pour confirmer l'absence de danger au