Les batteries EV contiennent une chimie complexe et beaucoup utilisent encore des métaux précieux dans leurs composants. Les batteries sont encombrantes, lourdes et, au début de la vie d'un véhicule électrique, extrêmement énergivores à fabriquer. La majeure partie de la dette carbone d'un véhicule électrique provient de la fabrication de sa batterie.
Par conséquent, si les véhicules électriques doivent être véritablement meilleurs que les voitures à essence ou diesel sur l'ensemble de leur cycle de vie - de la création à l'élimination - le recyclage ou la réutilisation des batteries lithium-ion est une nécessité. C'est un problème auquel on s'attaque actuellement avec plus de 250 000 tonnes de déchets de composants de batterie créés par million de véhicules électriques arrivant en fin de vie, selon des chercheurs des universités de Leicester et de Nottingham.
Cependant, de nombreux progrès ont été réalisés et nous examinons ici comment les batteries de véhicules électriques peuvent être transformées de déchets en matières premières utiles.
D'abord et avant tout, plus de 90 % d'une batterie de VE peut être recyclée (plus près de 100 % dans la plupart des cas) selon Veolia. La seule chose susceptible de réduire ce chiffre est l'économie, car seules des parties de batteries de véhicules électriques généreront des bénéfices pour une entreprise de recyclage. Cependant, avec la réglementation, les entreprises pourraient être mandatées pour maximiser ce qui est récupéré et cela se voit déjà à travers des choses comme la directive européenne sur les batteries, qui signifie qu'au moins 50 % d'une batterie doit être recyclée.
Deuxièmement, de nombreuses entreprises au Royaume-Uni et sur les plus grands marchés de véhicules électriques se consacrent déjà au recyclage des batteries. RSBruce - une entreprise de récupération de métaux précieux établie de longue date - a ouvert une installation dédiée pour traiter spécifiquement les déchets de batteries du Royaume-Uni. La société française Veolia vient d'annoncer qu'elle disposera d'une installation capable de recycler 20 % des déchets de batteries de véhicules électriques du Royaume-Uni d'ici 2024. SYNETIQ, une autre entreprise de recyclage basée au Royaume-Uni, a ouvert sa première installation dédiée aux batteries en fin de vie en an. Beaucoup d'autres sont en route.
Quatrièmement, les industriels eux-mêmes commencent à s'approprier le recyclage. VW a ouvert une usine pilote à Salzgitter, en Allemagne, qui recycle 3 600 systèmes de batteries par an. Renault recycle déjà la quasi-totalité de ses batteries de VE, par le biais de démantèlements ou d'utilisations de seconde vie. Aux États-Unis, GM vise à recycler jusqu'à 100 % des matériaux récupérables de ses batteries de véhicules électriques d'ici 2025 et tous les autres fabricants de véhicules électriques investissent dans des initiatives.
Enfin, et comme mentionné ci-dessus, le recyclage ne consiste pas seulement à démanteler des batteries. Renault, BMW, Nissan, Volkswagen - et d'autres fabricants de véhicules électriques - investissent tous dans des projets qui réutilisent les batteries de véhicules électriques "usées" pour les utiliser dans le stockage et l'approvisionnement en énergie, avec les unités de stockage mobiles de Renault sur la photo. Appelée "seconde vie", c'est un moyen efficace d'utiliser des batteries encore utilisables, mais pas pour les besoins des véhicules électriques.
Il existe plusieurs façons différentes de recycler une batterie de VE, des méthodes plus efficaces, plus propres et à plus haut rendement étant constamment développées. Dans tous les cas, les matériaux que les entreprises de recyclage veulent vraiment sont les métaux précieux tels que le lithium, le nickel et le cobalt, car ils peuvent être réutilisés dans de nouvelles batteries et sont également difficiles à éliminer en raison de leur toxicité.
L'extrémité la moins efficace et la plus fondamentale du recyclage est le démantèlement par broyage. Les matériaux d'anode et de cathode de batterie sont littéralement placés dans un broyeur industriel pour les réduire en «masse noire» - une poudre composée à la fois de déchets et de substances souhaitables. Celui-ci est ensuite traité soit par fusion dans un four - la méthode la moins efficace, la plus sale et la plus coûteuse - soit par hydrométallurgie. Cela utilise divers solvants et acides pour faire lixivier les matériaux précieux de la masse noire, bien que ce processus soit très gourmand en eau et produise des déchets toxiques.
Alors que les méthodes ci-dessus sont les plus couramment utilisées à l'heure actuelle, de nouvelles méthodes à faible émission de carbone et plus efficaces sont en cours d'innovation. Le centre de recherche ReCell aux États-Unis a mis au point une nouvelle méthode appelée "flottation par mousse".
C'est un procédé utilisé dans l'industrie minière depuis plus d'un siècle pour séparer divers minerais selon qu'ils flottent ou coulent. Alors que les matériaux cathodiques coulent généralement et sont difficiles à séparer, l'introduction d'un produit chimique qui fait flotter l'oxyde de lithium nickel manganèse cobalt facilite la séparation et n'a aucun effet sur les performances ou la pureté du matériau cathodique.
La plupart des méthodes de récupération existantes sacrifient la qualité et sont donc moins utiles pour fabriquer de nouvelles batteries de VE. La flottaison par mousse, lancée par l'organisme américain de recyclage des batteries, le ReCell Center, permet à davantage de produits recyclés de réintégrer les chaînes de production de nouvelles batteries, améliorant ainsi les performances environnementales et impactant les coûts en réduisant le besoin de matières premières issues de l'exploitation minière.
Veolia, qui ouvrira prochainement sa nouvelle usine dans les West Midlands, utilise un processus qu'elle appelle «l'exploitation minière urbaine». Cela semble fantaisiste, mais il s'agit essentiellement de récupérer le précieux matériau de la batterie en utilisant les méthodes existantes. Le terme prend tout son sens lorsqu'il décrit comment le recyclage des batteries existantes réduira le besoin d'extraire des matières premières. Veolia estime qu'en recyclant - c'est-à-dire "l'exploitation minière urbaine" - il peut réduire considérablement la quantité d'eau utilisée dans la production de batteries et réduire d'environ 50 % les émissions de gaz à effet de serre liées à la production.
Alors que plus de 90 % des composants de la plupart des batteries lithium-ion actuelles peuvent être recyclés, comme indiqué ci-dessus, les processus par lesquels cela se produit ne sont pas simples. Ce que certains fabricants et experts de batteries font maintenant, c'est concevoir la recyclabilité dans les cellules lors de la phase de production. Cette refonte des batteries permettrait de les réutiliser plus facilement et plus proprement à la fin de leur vie utile.
Un autre facteur est le mouvement croissant vers l'élimination du cobalt de la chimie des batteries. Cela simplifiera le processus de recyclage et réduira sa toxicité. Stellantis, par exemple, cherche à produire une nouvelle chimie de batterie sans cobalt d'ici 2024. Nissan fait de même pour réduire les coûts et améliorer les performances, et la plupart des autres grands constructeurs automobiles vont dans cette direction.
Le géant mondial des batteries, CATL, cherche à abandonner complètement le lithium. Il travaille sur des batteries sodium-ion, ce qui réduirait le coût des batteries grâce à l'abondance et à la facilité d'extraction du sodium. Il existe des compromis, dans la mesure où les batteries sodium-ion sont généralement moins denses en énergie que les batteries lithium-ion. D'un autre côté, ils ont une durée de vie plus longue, peuvent être rechargés plus rapidement, fonctionnent bien à des températures fraîches et sont moins sujets aux incendies intempestifs.
Enfin, la réutilisation des batteries augmentera considérablement. Les soi-disant «économies circulaires» sont créées par les fabricants à travers les programmes de seconde vie que nous avons mentionnés ci-dessus. Tesla prévoit de recycler ses batteries afin de réduire ses besoins en matériaux nouvellement extraits à presque zéro. Selon le CTO, JB Straubel :« Tesla développe davantage de processus pour améliorer le recyclage des batteries afin de récupérer davantage de matériaux actifs. Ce que nous voulons, c'est une boucle fermée qui réutilise les mêmes matériaux recyclés. »
Certains sceptiques des véhicules électriques pointeront du doigt les batteries usagées et déclareront qu'il s'agit d'une catastrophe de déchets en devenir, mais ce n'est pas le cas. En fin de compte, alors que les batteries contiennent des matériaux que les fabricants de véhicules électriques veulent et qui réduiront leurs coûts, le recyclage va prospérer. Au-delà de cela, les gouvernements réglementeront presque certainement l'industrie pour s'assurer que les décharges sont réduites au minimum et que les produits chimiques dangereux sont traités correctement.
Ce qu'il est important de retenir dans tout cela, c'est que toutes les batteries de véhicules électriques modernes auront une durée de vie utile d'au moins 10 ans. La plupart des fabricants de véhicules électriques garantissent leurs cellules pendant environ cette durée et au moins 100 00 milles. Nous avons vu des exemples de certains véhicules électriques, tels qu'un Tesla Model X, accumuler plus de 400 000 miles sur les cellules d'origine. De plus, au fur et à mesure qu'une nouvelle batterie est nécessaire, c'est un processus relativement simple pour la remplacer. Il existe même une industrie en pleine croissance d'entreprises indépendantes (telles que les véhicules électriques Cleevley) qui modernisent des batteries et des systèmes de gestion électronique plus récents, plus grands et plus efficaces pour les véhicules électriques plus anciens, les Nissan LEAF de première génération étant désormais équipées de batteries de plus de 60 kWh et d'une électronique de puissance moderne, les deux prolongeant leur durée de vie. et l'amélioration de l'expérience du propriétaire.
