La technologie des batteries au lithium remonte aux années 1970, lorsque les premières percées ont jeté les bases des batteriesrechargeables. La première batterie lithium-ion (LiB) commerciale n’est arrivée qu’en 1991, lorsque Sony l’a introduite pour l’électroniqueportative 2 . La croissance à l’échelle industrielle est survenue bien plus tard, s’accélérant au milieu et à la fin des années 2000, alors que les véhicules électriques (VE) et le stockage d’énergie commençaient à décoller. C’est aussi à ce moment-là que la logistique LiB a commencé à s’étendre de façon plus industrielle.
« Au milieu des années 2010, le principal défi d’emballage était de rester conforme aux règlements des Nations Unies sur les marchandises dangereuses (GNUD) et de s’assurer que les expéditions pouvaient circuler en toute sécurité sur des routes internationales complexes », a déclaré Amaury Fruchaud, directrice mondiale du segment LiB chez Nefab Group. « Les solutions d’emballage ont été conçues pour être robustes, privilégiant la sécurité et la conformité plutôt que l’efficacité des coûts, la préparation à l’automatisation ou la durabilité. »
Qu’est-ce qui motive aujourd’hui les décisions d’emballage des batteries lithium-ion
Si vous achetez des emballages pour des LiB aujourd’hui, vous évoluez dans un monde différent de celui d’il y a cinq ou dix ans.
Les volumes de batteries augmentent rapidement, portés par une croissance exponentielle des VE et du stockaged’énergie 3 . Parallèlement, la production devient de plus en plus automatisée et les exigences en matière de durabilité deviennent plus strictes.
Pour les équipes d’approvisionnement et de chaîne d’approvisionnement, l’accent s’est déplacé de la protection de base vers la précision, la durabilité et l’efficacité au cycle de vie.
Plusieurs tendances claires influencent les choix d’emballage :
- L’automatisation devient une référence
De plus en plus d’usines de batteries évoluent vers la manipulationautomatisée 4 , ce qui signifie que l’emballage doit être cohérent. Si les plateaux se déforment, diffèrent des tolérances dimensionnelles définies ou ne s’empilent pas bien, cela peut perturber une ligne ou ralentir l’écoulement du matériau. - Durabilité et circularité
Les exigences en matière de durabilité deviennent de plus en plus strictes à travers le monde. Les choix d’emballage sont de plus en plus évalués quant à la recyclabilité, la réutilisabilité et l’impact environnementalglobal 5 . - Croissance rapide du volume
La production de batteries augmente souvent plus vite que prévu. Les choix d’emballage faits tôt peuvent soit soutenir cette croissance, soit forcer des refontes coûteuses plus tard.
La production de batteries lithium-ion devient de plus en plus automatisée.
Premières solutions : plateaux en mousse
Au départ, les modules de batteries et les livraisons de cellules dépendaient fortement de plateaux en mousse en polyéthylène expansé (EPE). Ces plateaux étaient peu coûteux à mouler, légers et offraient une protection efficace pour les composants sensibles de la batterie.
Cependant, à mesure que la production de batteries augmentait, l’inconvénient de la mousse devenait plus difficile à ignorer. Au fil du temps, de nombreuses entreprises ont rencontré des problèmes :
- Les plateaux ont perdu leur forme et leur compression
- Ils ne tiennent pas toujours bien et ont tendance à se dégrader au fil de plusieurs cycles de réutilisation
- La grande variation dimensionnelle rendait la manipulation automatisée plus difficile
- Le recyclage s’est avéré difficile, incohérent et dépendait des systèmes locaux de gestion des déchets
Ce qui fonctionne bien à faible volume devenait souvent une contrainte à grande échelle.
Les plateaux d’automatisation de Nefab, fabriqués à partir de matériaux de haute qualité, sont durables et conservent leur intégrité même avec une utilisation répétée.
Le passage à l’emballage en plastique modifié
À mesure que les volumes de production augmentaient et que l’automatisation devenait plus courante dans les usines de batteries, l’emballage devait faire plus que simplement protéger les pièces pendant le transport. L’accent s’est déplacé vers des solutions capables de garder leur forme, de durer plus longtemps dans les boucles de réutilisation et de continuer à fonctionner de façon fiable, trip après trip.
C’est pourquoi de plus en plus d’entreprises ont commencé à se tourner vers des emballages en plastique rigide, en particulier les solutions thermoformées et injectées.
Plateaux en plastique thermoformé : une étape de transition
Le thermoformage est un procédé où une feuille de plastique est chauffée et façonnée en une forme, comme un plateau. Pour les entreprises, c’est une option attrayante car elle :
- Ça tient mieux que la mousse, ce qui favorise la réutilisation
- Habituellement, les délais d’exécution sont plus courts comparativement aux outillages plus complexes
- Réduit l’utilisation de matériaux grâce à la recyclabilité et à la recyclabilité. Souvent, le matériau peut être remis à la terre... en fin de vie pour produire de nouveaux plateaux (au sein des « systèmes de reprise6 »)
Cela dit, les plateaux thermoformés ont quand même des compromis. Comparativement à la conception moulée par injection, elles sont généralement moins précises et offrent moins d’options de conception. Selon l’installation, le thermoformage peut aussi être plus manuel et offrir une puissance inférieure à celle des procédés de moulage à grande vitesse.
Par conséquent, le thermoformage convient souvent bien aux programmes de volume moyen ou comme solution de transition lors de l’accélération de la production.
Le thermoformage (aussi appelé formage sous vide) décrit le processus de chauffage d’une feuille de plastique. Une feuille de plastique est chauffée jusqu’à ce qu’elle soit molle, puis tirée pour la former sur un moule à l’aide d’aspiration. Une fois refroidi, le plastique supplémentaire est coupé pour faire la partie finale.
Emballage moulé par injection : conçu pour l’échelle et l’automatisation
Pour la production à grande échelle de batteries lithium-ion, l’emballage en plastique moulé par injection est devenu l’option privilégiée.
Le moulage par injection produit des gouttières très précises et durables qui gardent leur forme et fonctionnent de façon constante. Ce sont les exigences clés pour l’automatisation et les opérations à haut débit où même de petites variations peuvent ralentir les choses.
Du point de vue du fabricant, les avantages sont clairs :
- Tolérances dimensionnelles serrées qui supportent la manipulation automatisée
- Grande durabilité sur plusieurs cycles de réutilisation
- Plus de flexibilité de conception, incluant des formes et des caractéristiques complexes
- Nettoyage facile, ce qui le rend bien adapté à la logistique en bouclefermée 7
Le plus gros inconvénient est les coûts initiaux plus élevés. Cependant, lorsqu’elles sont évaluées à travers le coût total de possession, les solutions moulées par injection offrent souvent de solides rendements dans des environnements à fort volume en réduisant les dommages, les temps d’arrêt et la variabilité opérationnelle.
À ce moment-là, la décision devient moins une question de coût unitaire que de fiabilité et d’efficacité à long terme.
Pourquoi le choix de l’emballage devient une décision stratégique
« Il n’existe pas de solution d’emballage unique « meilleure » pour chaque expédition de batteries lithium-ion, ce qui fonctionne dépend de l’emplacement actuel de la production et de la rapidité avec laquelle elle doit évoluer », a déclaré Amaury. « Les programmes en phase initiale privilégient souvent la flexibilité et un faible investissement initial, tandis que les grandes opérations ont tendance à se concentrer davantage sur la durabilité, la répétabilité pour l’automatisation et l’efficacité logistique. »
Une bonne stratégie d’emballage réduit les risques dès le départ, favorise des opérations plus fluides au quotidien et évite des refontes coûteuses à l’avenir.
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