SafyrOPC pour les gigafactories

Maîtrise particulaire en gigafactory : prévenir l'emballement thermique et la formation de dendrites dans les cellules Li-ion, sous exigences ISO 14644.

Les produits concernés

MODULE OEM

Sensor SafyrOPC

Sensor SafyrOPC est le module OEM : un compteur optique de particules destiné à être intégré dans un équipement, non un instrument prêt à l'emploi — c'est le rôle de l'instrument SafyrOPC.

SALLE BLANCHE

SafyrOPC Instrument

SafyrOPC Instrument est l'appareil prêt à l'emploi — à ne pas confondre avec le Sensor SafyrOPC, le module OEM destiné à être intégré.

CVC EN GAINE

PMDUCT

PMDuct est une solution dédiée à la mesure des particules (PM1, PM2.5, PM10) en gaine de ventilation et en système d'air propre.

La croissance rapide du marché du véhicule électrique s'accompagne d'un défi majeur : produire davantage de cellules de batterie, composant essentiel de ces véhicules.

Près de 4 000 incendies ont été causés par l'emballement thermique de batteries, un risque qui peut s'aggraver très vite dans des systèmes à forte densité d'énergie. En parallèle, l'accumulation de particules reste une menace discrète, à l'origine de 25 % des défaillances d'équipements. Ces deux chiffres disent le besoin de solutions de surveillance plus fines, capables de détecter et de prévenir le danger avant l'incident coûteux — ou grave.

La croissance rapide du marché du véhicule électrique impose d'augmenter la production de cellules. Cette demande vient de la progression du parc mondial, passé de 7 millions de véhicules en 2019 à environ 42 millions en 2023. Pour y répondre, l'Europe et les États-Unis investissent massivement dans la construction de gigafactories sur leur sol, afin de concurrencer la production chinoise aujourd'hui dominante.

La fabrication de batteries Li-ion comporte pourtant des risques propres. Les matériaux employés réagissent à l'oxygène et à l'humidité, générant des gaz explosifs comme l'hydrogène et des gaz dangereux comme le fluorure d'hydrogène. L'usage de métaux toxiques, en particulier le cobalt sous forme de poudre, représente en outre un danger pour les opérateurs et pour l'environnement. L'un des problèmes majeurs à résoudre est la formation de dendrites dans les cellules, qui peut provoquer un emballement thermique puis l'inflammation ou l'explosion de la batterie. Ce phénomène, dû à la croissance de structures métalliques entre les électrodes, est amplifié par la présence de particules contaminantes pendant l'assemblage.

Les particules fines en jeu

Avec ISO 14644, les exigences rejoignent celles des salles blanches

Pour limiter les risques liés à la contamination particulaire et améliorer la qualité des batteries, la production en salle blanche est indispensable. La présence de particules sur le séparateur favorise la formation de dendrites et le 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 applicables. Selon l'étape de production, une classification ISO 5 ou 6 est généralement requise pour la fabrication des cellules, tandis qu'une classe ISO 7 ou 8 peut suffire à l'assemblage des modules et des packs.

ENGINEERING SUPPORT

Concevoir une architecture distribuée de surveillance de la contamination ?

La performance du capteur n’est qu’une partie de la mesure finale. Le prélèvement, l’aéraulique, la conception de la prise d’air, le boîtier, l’électronique, les conditions thermiques, la communication, la stratégie de calibration et la vérification dans la durée influencent tous la qualité de la donnée produite par le système final. TERA Sensor accompagne la conception et l’intégration du système ; TERA Tronics peut prolonger le projet par le prototypage, l’industrialisation et la fabrication.

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Besoin de mesure

Architecture TERA Sensor

Intégration TERA Sensor

Prototype TERA Sensor + TERA Tronics

Production TERA Sensor + TERA Tronics

Questions fréquentes

Quels sont les enjeux majeurs de la production de batteries en gigafactory ?

La production de batteries lithium-ion, en particulier pour le véhicule électrique, pose des défis majeurs de sécurité et de qualité.
— Risque d'emballement thermique : provoqué par la surchauffe des cellules, il peut conduire à des incendies et des explosions.
— Formation de dendrites : accentuée par la présence de particules polluantes, elle peut causer des courts-circuits et raccourcir la durée de vie.
— Pollution particulaire : la présence de particules dans l'électrolyte affecte la capacité et la régularité de production. L'usage de métaux toxiques comme le cobalt et le manganèse expose en outre les opérateurs à des risques sanitaires.

Que apportent les salles blanches à la production de batteries ?

Les salles blanches sont des environnements contrôlés où la contamination par les particules en suspension est minimisée. Elles jouent un rôle décisif :
— Réduire le risque d'incendie et d'explosion en limitant les particules qui aggravent la formation de dendrites.
— Améliorer la qualité des batteries en maîtrisant la contamination de l'électrolyte, ce qui augmente la capacité et la durée de vie.
— Protéger la santé des opérateurs en maintenant une faible concentration de particules nocives dans l'air.

Comment surveille-t-on la qualité de l'air en gigafactory ?

La surveillance en temps réel est essentielle pour garantir un environnement de production optimal.
— Systèmes de mesure continue : des capteurs comme le SafyrOPC, s'appuyant sur la technologie NextPM, suivent en continu la concentration de particules dans l'air.
— Analyse en laboratoire : en cas de pic de pollution ou d'événement inhabituel, une analyse complémentaire permet d'identifier la composition chimique des particules et de corriger.
— Suivi biologique : en cas d'exposition potentielle à des substances toxiques, un suivi biologique des opérateurs peut être mis en place.

Un besoin de mesure sur cette application ?

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