Qu’advient-il des batteries au lithium-ion utilisées par les voitures électriques?

David Dornbusch/ avril 1, 2019/ Vertsun actualité

Les voitures électriques a batterie lithium-ion sont un sujet critique, et le resteront probablement, car les acheteurs réagissent à la législation en matière de réflexe viral en se tournant vers les véhicules électriques (véhicules électriques) – hybrides rechargeables ou électriques. Selon le SMMT, les ventes de ces voitures éligibles à la subvention (désormais réduite) accordée par le gouvernement aux voitures rechargeables ont augmenté de 30% par rapport au Royaume-Uni, avec 26 482 immatriculées au premier semestre de 2018. Elles sont particulièrement adaptées au contexte de l’autoconsommation photovoltaique puisque 6 à 8 panneaux solaires fournissent l’énergie nécessaire à un an de conduite

Malgré les problèmes d’excavation des métaux précieux, les voitures rechargeables doivent faire face à un lourd fardeau environnemental: les batteries.

L’ampleur du problème
La plupart des véhicules électriques modernes utilisent des batteries lithium-ion; quasiment les mêmes que ceux qui alimentent votre téléphone, votre brosse à dents, votre tablette et la plupart des appareils électriques portables. Etant donné le nombre insondable de ces petites batteries, on en dit que les batteries pour véhicules électriques devraient représenter 90% du marché des batteries lithium-ion d’ici 2025, selon les prévisions récentes du cabinet de conseil Roskill.

Pour des prévisions à plus long terme, considérons que le gouvernement britannique a l’intention que toutes les nouvelles voitures et fourgonnettes soient des véhicules électriques rechargeables d’ici 2040. En supposant que le marché des voitures neuves reste aussi dynamique qu’il l’est actuellement, cela équivaut à environ 2,5 millions de voitures neuves – et donc des batteries – chaque année.

Nissan UK battery production factory
Les batteries lithium-ion utilisées dans les voitures électriques, telles que celles fabriquées par Nissan à Sunderland, ont une longue durée de vie et se sont jusqu’à présent révélées fiables.

Si le volume considérable de batteries de véhicules électriques qui devront être réutilisés ou recyclés est sans aucun doute décourageant, il est utile de commencer par le constat positif que ces batteries ont une longue durée de vie et se sont avérées très fiables. La plupart des batteries lithium-ion dureront environ huit à dix ans avant de tomber à 70% environ (ou moins) de ce qu’elles étaient lorsqu’elles étaient neuves.

Alors, que peut-on faire avec ces batteries lorsqu’elles atteignent le point où elles doivent être réutilisées ou recyclées?

Stockage électrique pour votre maison et votre entreprise
Une solution populaire consiste à les réutiliser comme stockage d’énergie pour les bâtiments domestiques et commerciaux. Nissan a récemment lancé la plus grande installation de stockage d’énergie en Europe, qui utilise des batteries de voitures neuves et usagées. Le Johan Cruyff ArenA à Amsterdam utilise 63 batteries EV usagées et 85 nouvelles batteries, qui alimentent 4 200 panneaux solaires sur le toit du stade.

Photo by Robin Utrecht/REX/Shutterstock (9769331h) Johan Cruyff Arena Ajax Amsterdam training and press conference, Johan Cruijff Arena, Amsterdam, The Netherlands - 24 Jul 2018

Le Johan Cruyff ArenA à Amsterdam dispose de l’électricité de secours fournie par 63 batteries EV usagées et 85 nouvelles batteries, chargées de panneaux solaires sur le toit du stade. CREDIT: ROBIN UTRECHT / REX / SHUTTERSTOCK

Cela ne signifie pas que l’ArenA est entièrement «hors réseau». Le système de stockage d’énergie alimenté par batterie EV fonctionne toujours comme un générateur de secours pouvant faire fonctionner le stade pendant un événement majeur (la perte de puissance équivalente d’environ 7 000 foyers) pendant une heure. Il servira également à sauvegarder l’approvisionnement en énergie du stade en période de forte consommation d’énergie, ce qui réduira la consommation de courant sur le réseau.

Nissan propose également une unité de stockage d’énergie domestique ou commerciale standard appelée xStorage, qui rivalise avec le système Tesla Powerwall 2, bien que Nissan diffère en ce que vous pouvez choisir d’utiliser des batteries neuves ou usagées.

Comme avec l’ArenA, installer des panneaux solaires et un système Powerwall 2 ou xStorage dans votre maison ne signifie pas pour autant que vous serez «hors réseau». Au contraire, cela réduira considérablement votre dépendance au secteur, réduira les tensions sur le réseau aux heures de pointe et, bien sûr, vous pourrez l’utiliser pour recharger votre VE.

La situation est attrayante si les batteries VE usagées peuvent constituer une solution énergétique résidentielle pour résoudre le problème potentiel de la charge accrue de la voiture électrique, qui sollicite excessivement le réseau électrique à certains moments.

KOLWEZI, DRC- JULY 7: The sun sets on one of the open pit copper mines at Mutanda Mining Sarl on July 6, 2016 in Kolwezi, DRC. The mine is owned (69%) by Glencore, an Anglo-Swiss multinational commodity trading and mining company. The mine is mainly producing copper but also some cobalt. The mine employs about 3,500 people and its located in Luabala Province in Southern DRC. A truck carries a load of ore to the processing plant. (Photo by Per-Anders Pettersson/Getty Images)
Une mine de cobalt à Kolwezi en République démocratique du Congo CRÉDIT: PER-ANDERS PETTERSSON

Le Dr Gavin Harper, chercheur à la Faraday Institution Institute du Birmingham Energy Institute sur le recyclage et la réutilisation des batteries lithium-ion, a déclaré que «si nous sommes confrontés à des contraintes liées au cobalt, certains estiment que nous devrions concentrer cette ressource précieuse sur des applications plus exigeantes telles que les véhicules électriques. . Il peut être plus rentable de recycler les batteries de véhicules électriques pour les utiliser dans des batteries neuves, plutôt que de les utiliser à l’état utilisé dans une application moins exigeante [telle que le stockage d’énergie] ».

Mercedes-Benz serait d’accord. Le fabricant allemand a également lancé un système de stockage d’énergie domestique utilisant des batteries lithium-ion de sa gamme de véhicules électriques en avril 2017, mais le produit a été supprimé seulement un an plus tard, l’entreprise déclarant qu ‘«il n’est pas nécessaire d’avoir une batterie de voiture à la maison. . Ils ne bougent pas, ils ne gèlent pas, c’est trop conçu. »Donc, pour Mercedes-Benz au moins, les coûts n’ont pas augmenté.

Nissan second life battery
Nissan réutilise des cellules de batterie de voiture usagées pour son unité de stockage d’énergie commerciale xStorage, bien que les acheteurs puissent également spécifier de nouvelles batteries.

Cependant, Nissan est catégorique sur le fait que la technologie de batterie EV peut être utilisée à domicile. Un porte-parole a déclaré que Nissan «s’est engagée à opérer sur le marché des services énergétiques et est bien placée pour utiliser à la fois des batteries EV neuves et de deuxième vie pour le stockage de l’énergie de manière commercialement viable».

Tesla investit également beaucoup dans le stockage d’énergie domestique et commercial avec son Powerwall 2, bien qu’il utilise des piles neuves plutôt que des piles usagées.

Qu’en est-il de les recycler?
Recycler les batteries de véhicules électriques est difficile mais pas impossible. Ce n’est pas comme une batterie plomb-acide d’une voiture à essence ou diesel ordinaire (utilisée pour le démarrage du moteur), qui peut être détruite et le plastique et le plomb recyclés facilement.

Umicore, basée en Belgique, fait partie des entreprises proposant déjà le recyclage des batteries lithium-ion, récupérant les métaux précieux à l’aide d’un processus basé sur la combinaison de la pyrométallurgie et de l’hydrométallurgie. Bien que la société exploite actuellement une usine pilote, elle peut encore recycler environ 35 000 batteries de véhicules électriques par an et, selon un porte-parole de la société, «peut facilement développer nos activités de recyclage lorsque le marché se développe, ce qui devrait se produire en 2025».

JB Straubel - Tesla CTO
JB Straubel, directeur technique de Tesla, souhaite améliorer la recyclabilité des batteries de l’entreprise.

Mieux encore, les métaux sont recyclables à l’infini. Ils peuvent donc être récupérés à partir de batteries usagées et utilisés pour produire des batteries neuves aussi performantes que les autres.

Tesla est également ouverte sur ses intentions de recycler ses batteries de cette manière, au point que les métaux recyclés de ses batteries rendraient inutile l’extraction de nouveaux métaux. Le responsable technique de Tesla, JB Straubel, a déclaré plus tôt cette année que Tesla «développait davantage de processus permettant d’améliorer ce processus de recyclage afin de récupérer davantage de matières actives. Nous souhaitons donc une boucle fermée qui réutilise les mêmes matières recyclées. C’est là où nous allons avec cela ».

Les fabricants doivent également envisager de concevoir des batteries en vue de leur recyclage. Par exemple, les batteries Tesla sont construites avec une résine époxy, ce qui rend le recyclage problématique. M. Harper souligne que «si nous voulons progresser vers une économie circulaire des batteries, nous devons« concevoir »les défis du recyclage».

Et si une autre technologie de batterie remplace le lithium-ion?
Les batteries sodium-ion, qui ressemblent aux batteries lithium-ion, suscitent un vif intérêt, à l’exception du fait que le sodium est beaucoup plus répandu et moins cher. Ces batteries seraient également recyclables en articles au lithium-ion.

L’autre grand espoir pour l’avenir réside dans les batteries à semi-conducteurs. Cette technologie de batterie utilise un électrolyte solide (le mélange chimique qui permet et régule le flux de courant) plutôt que l’électrolyte liquide utilisé aujourd’hui, ce qui promet de rendre les batteries plus sûres et capables de fournir plus d’énergie. Toyota, BMW et Dyson sont parmi les principaux acteurs qui ont clairement indiqué leur intention d’utiliser des batteries à semi-conducteurs dans un proche avenir.

Fresh Kill Land fill Staten Island, New York (Photo by: Digital Light Source/UIG via Getty Images)
Heureusement pour nous tous, il existe une solution de rechange au déchargement des piles usagées dans les décharges. CRÉDIT: SOURCE DE LUMIÈRE NUMÉRIQUE

Selon Peter Slater, professeur de chimie des matériaux et codirecteur du Birmingham Center for Energy Storage, la recyclabilité des batteries à l’état solide «présenterait des défis différents en termes de séparation des composants. En particulier, il est probable qu’il aura besoin de voies de séparation chimiques, telles que celles développées dans le cadre du projet «ReLib» de l’institution Faraday ».

En fin de compte, si les terribles conséquences pour l’environnement de la mise en décharge des piles ne sont pas suffisamment convaincantes, l’autre vérité est que les métaux qu’elles contiennent sont trop précieux pour être gaspillés.

Ainsi, bien qu’il puisse y avoir de nombreuses et diverses réponses à la question de «Où vont les batteries de VE usagées?», De bonnes raisons écologiques et économiques sont unanimes sur un point: pas dans la terre.

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