Des volumes importants et évolution du cycle de vie de la batterie Lithium-ion.
Dans un contexte où les enjeux énergétiques et environnementaux sont au cœur des préoccupations des acteurs politiques et économiques, le marché de la batterie Li-ion connaît un essor majeur sur cette décennie, en particulier avec le développement des mobilités électriques. Suivant cette tendance, la micro-mobilité ou mobilité douce n’est pas en reste puisque les prévisions de vente de Vélos à Assistance Électrique (VAE) affichent une croissance solide pour les prochaines années, de l’ordre de 20% à 30% par an.
Dans ce contexte des volumes importants de batterie ayant plus de cinq ans arrivent progressivement à la fin de leur cycle de vie. On voit déjà des quantités importantes de VAE « non roulants » être désélectrifiés, voire même jetés, alors que le marché du neuf peine à répondre à la demande et que les délais d’attente s’allongent.
Aujourd’hui des solutions de recyclage des batteries Li-ion existent, mais restent complexes et dangereuses. Avec ces procédés, l’objectif est la réintroduction en boucle fermée du Cobalt, du Lithium et du Nickel. La pyrométallurgie est la voie de référence à l’échelle industrielle pour le recyclage au niveau des cellules. On peut noter qu’il existe d’autres procédés plus innovants comme l’hydrométallurgie et le Direct Recycling, qui permettent de moins dégrader les matériaux mais restent des solutions marginales au vu des tonnages traités.
Renewable and Sustainable Energy Reviews – Volume 93
20188 – Battery second life: Hype, hope or reality? A critical review of the state of the art , E. Martinez-Laserna
Pourquoi le recyclage des batteries Lithium-ion est-il si compliqué ?
Avant d’arriver aux étapes industrielles de broyage et de pyrométallurgie permettant sa désactivation complète, il faut démanteler le pack batterie afin de séparer les différents éléments (BMS, modules, cellules, …).
D’une part, la conception de certaines batteries rend très difficile ce démantèlement. D’autre part, certaines étapes lui afférant sont réalisées manuellement et présentent un risque de danger électrique pour les opérateurs. En effet, une fois les cellules déchargées, elles contiennent toujours des matériaux actifs, donc dangereux.
Les solutions de recyclage des batteries Li-ion existent donc bien à l’échelle industrielle, mais ces procédés restent coûteux et ne garantissent pas la qualité des matières traitées. De plus, se pose la question des impacts environnementaux et des risques lors des manipulations.
En partant de cette problématique générale, une autre voie se distingue : la seconde vie des batteries ! Au sens de l’ADEME, on entend par seconde vie, la réutilisation de batteries, sorties de leur contexte initial, pour une nouvelle application. L’exemple typique est la batterie de voiture électrique qui peut être réemployée pour un stockage stationnaire, réputé moins demandeuse pour ces dernières.
D’un point de vue réglementaire …
… Le recyclage des batteries doit répondre à la fois à des enjeux environnementaux quant aux risques de pollution par des “substances dangereuses”, ainsi qu’à la problématique de concentration de ses métaux en zones urbaines. Mais également à des enjeux réglementaires. La mise en décharge des batteries Li-ion est interdite en Europe et la législation environnementale est en constante évolution.
Ainsi une nouvelle directive européenne est en cours d’écriture depuis fin 2020 et pose un cadre réglementaire à la seconde vie des batteries. On notera également, d’ici la fin de l’année 2022, la rédaction de deux normes CEI internationales. La seconde vie devient officiellement une méthode de gestion d’une batterie usagée.
À quelles problématiques doit répondre la réutilisation en seconde vie ?
Lorsque l’on aborde le sujet de la fin de vie de la batterie, se pose irrémédiablement la question de l’arbitrage entre le recyclage ou la seconde vie. En effet, cette dernière ne s’impose pas comme la solution ; et doit répondre de sa faisabilité technique (diagnostic et mesure des performances résiduelles, …), de ses perspectives de durée de vie, des aspects de sécurité.
L’application en seconde vie doit également être validée au regard de son impact environnemental. Quelles sont les actions de reconditionnement ? Les modes de recyclage retenus ? Quid de l’augmentation des coûts de transport et parfois de moins bons rendements.
A contrario, dans certains cas il est possible d’améliorer certaines performances de la batterie. Dans cette perspective, il peut être pertinent de comparer une batterie de seconde vie avec une batterie neuve.
Au vue du volume disponible sur le marché et la demande de stockage pour des applications de type stationnaires, par exemple ; l’avantage de la batterie de seconde vie est son coût. Ainsi, malgré une durée de vie plus réduite, le prix de vente sur la seconde vie doit prendre en compte la valeur résiduelle de la batterie, son coût de reconditionnement et son démantèlement pour être compétitive.
On constate donc qu’en plus des enjeux environnementaux et réglementaires, la seconde vie des batteries et leurs nouvelles applications doivent prendre en compte des aspects techniques et économiques, comme le coût et la rentabilité pour définir la faisabilité économique.
Et 40 Watts dans tout ça ?
L’émergence de la seconde vie voit apparaître de nouveaux acteurs au sein de cet « écosystème batterie » : 40 Watts est l’un d’entre eux.
En reconditionnant à la fois des batteries remises à neuf mais aussi les VAE jusque-là hors d’usage, 40 Watts propose une solution circulaire pour un accès aux mobilités douces plus abordables et plus durables.
L’implication de 40 Watts va plus loin en développant des solutions techniques modulaires qui s’adaptent aux différents types de batterie disponibles.
Afin de répondre à nos objectifs d’amélioration du diagnostic en fin de première vie et pour mieux anticiper l’optimisation du pilotage sur la seconde vie, il sera indispensable de récolter des données techniques afin de modéliser, à partir de l’usage qui a été fait de la batterie, les impacts sur son cycle de vie futur.
Enfin, 40 Watts entend contribuer à l’intégration des énergies renouvelables, limiter les enjeux environnementaux, et participer à retarder la production de batteries neuves en prolongeant la durée de vie de celles qui existent déjà…
Proposer une alternative compétitive à la batterie neuve, en somme.
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