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Article de fond   08-07-2019   by Nathalie Savaria

Recycler les batteries de voitures électriques, c’est possible


Voici la chronique de notre expert en environnement et innovation, Yves Racette, parue dans le numéro de l’été 2019 du magazine L’automobile.

Avec l’arrivée grandissante des véhicules hybrides et électriques, beaucoup de gens, soucieux d’environnement, s’interrogent sur les batteries et leurs méthodes de recyclage. Ils se demandent d’ailleurs si celles-ci se recyclent. La réponse est oui.

Ensemble de cellules d’une Chevrolet Bolt 2018 hors véhicule.

Historiquement, les batteries lithium-ion, que l’on retrouve tant dans les véhicules électriques que dans les cellulaires et les ordinateurs, étaient constituées de composants à base de cobalt, un métal limité et très recherché, dont on récupère une part importante lors du processus de recyclage. Toutefois, les tendances récentes en matière de réduction des coûts de fabrication et d’optimisation des batteries pour une sécurité, une durabilité et une puissance de sortie accrues, ont conduit les fabricants à utiliser des constituants autres que le cobalt. Ceux-ci comprennent le phosphate de fer, le spinelle de manganèse et le nickel manganèse.

Un procédé en plusieurs étapes

Il est assez facile de récupérer les piles au lithium de nos appareils électroniques portables. Depuis plus de 20 ans, des entreprises spécialisées ont traité plus de 25 millions de livres de matériaux partout dans le monde.

Ensemble de batteries d’une Chevrolet Bolt dont le module a été retiré.

Cependant, pour les batteries plus grosses, telles que celles des véhicules hybrides et électriques, le processus de recyclage est plus délicat. Celui-ci passe d’abord par un démontage manuel. Dans ce cas-ci, un technicien expérimenté démontera la batterie, en séparant les pièces d’assemblage et les circuits électroniques des cellules de batterie, qui seront récupérées. Ce démontage doit être effectué avec le plus grand soin, car les batteries de grande taille contiennent suffisamment d’énergie électrique pour blesser gravement ceux qui tentent cette procédure sans équipement ni formation appropriés. C’est pourquoi les grands fabricants de batterie font appel à des usines spécialisées pour recycler les batteries de grand format.

Une fois séparées, les cellules des grosses batteries de véhicules hybrides et électriques, tout comme les plus petites piles d’ailleurs, sont acheminées par convoyeur vers un concasseur automatisé. Ce concasseur, qui fonctionne dans une solution liquide pour empêcher les émissions fugitives et réduire la réactivité des batteries traitées, broie les cellules et produit, à la suite de ce procédé, trois types de matériaux : les solides métalliques, les liquides enrichis de métaux et les plastiques.

Cellules de batterie d’une Nissan Leaf pendant le démontage.

Les solides métalliques peuvent contenir diverses quantités de cuivre, d’aluminium et de cobalt (selon le type de batterie lithium-ion traité), qui peuvent toutes être utilisées comme matières premières dans de nouveaux produits, comme les batteries. Le liquide enrichi en métal est solidifié à l’aide d’une technologie de filtrage et acheminé hors site pour une purification supplémentaire du métal. Quant aux plastiques, ils sont envoyés ailleurs, pour être refondus et transformés pour servir à d’autres usages.

Un projet de recyclage de batteries lithium-ion au Québec

Au Canada, il y a une usine de récupération des batteries de véhicules hybrides et électriques, située en Colombie-Britannique près de Vancouver : Retriev Technologies. Mais, bonne nouvelle. Étant donné la demande croissante de recyclage de batteries ainsi que la position de leader en électromobilité du Québec, Seneca, une firme spécialisée en ingénierie des procédés industriels de transformation de la matière, a annoncé récemment que le consortium du projet de Recyclage Lithion, dont elle fait partie, a obtenu un financement de 3,8 M$ de Technologies du développement durable Canada (TDDC).

Selon Seneca, le procédé mis de l’avant par Recyclage Lithion permet de récupérer les composants de grande valeur des batteries lithium-ion, tels que le cobalt, le lithium et le graphite, afin qu’ils puissent ensuite être réutilisés par des fabricants de batteries. Grâce à ce procédé, environ 95 % des composants de ces batteries pourront être revalorisés de manière écologique et économiquement viable. En ce moment, la plupart des batteries lithium-ion, récupérées et détournées des sites d’enfouissement, sont recyclées selon des procédés qui ont une empreinte environnementale et un taux d’efficacité beaucoup moins performants.

Concrètement, Recyclage Lithion réalisera un déploiement en deux étapes, qui débutera par la construction d’une usine pilote d’une capacité de 200 tonnes métriques/an en 2019, et qui mènera ensuite à l’installation d’usines commerciales à travers le monde.

Une batterie, plusieurs vies

Même si on pense que les batteries n’ont qu’une vie, en fait, elles en ont plusieurs, un peu comme des chats ! Après une première vie, qui dure généralement entre 15 et 25 ans, elles peuvent en connaître une seconde, avant d’être recyclées.

Plusieurs batteries regroupées peuvent notamment servir hors du véhicule comme banque d’énergie de réserve ou même être mises à l’intérieur de conteneurs pour être utilisées comme sources de secours pour les bâtiments. Elles sont couplées à la recharge électrique afin de réduire les contraintes sur le réseau ainsi que la demande pendant les périodes de pointe.

Il existe plusieurs stratégies et procédés pour assurer une seconde vie aux batteries. Beaucoup de grandes sociétés ont établi des partenariats avec des compagnies spécialisées en énergie, des fournisseurs et des startups, auxquels les batteries sont vendues. Certaines batteries sont conservées dans leur ensemble, généralement avec une énergie en KWh plus importante ou satisfaisante, tandis que d’autres sont désassemblées au niveau du module pour une configuration qui contribuera à leur seconde vie.

La quantité de piles utilisée dans les applications de deuxième vie est encore très limitée. Cela est principalement dû au fait que la plupart des batteries sont toujours en usage dans les voitures et les autobus dans le monde.

Une grande quantité de piles, à la fois en capacité installée et en volume prévu, sera bientôt disponible en Chine, principalement en raison de la quantité de batteries installées dans des autobus électriques depuis 2015. Ces batteries sont soumises à un cycle important de charges et de décharges tous les jours. Elles arrivent en fin de vie beaucoup plus tôt que celles utilisées dans des voitures en Amérique du Nord, par exemple. Par conséquent, près de 1 GWh de piles usagées ont été installés dans différentes applications de deuxième vie en Chine pendant l’année 2018, pour la plupart comme batteries stationnaires qui servent d’alimentation de secours pour les réseaux électriques lors de pannes.

Enfin, mentionnons que des garages indépendants au Québec récupèrent aussi les batteries des véhicules hybrides et électriques, notamment après un accident. Ils remettent à neuf les batteries en utilisant les cellules de batteries qu’ils ont achetées aux États-Unis ou au Canada, pour les rendre de nouveau opérationnelles, avec la même capacité qu’une batterie neuve ! Donc, ces ateliers contribuent à prolonger la durée de vie des batteries pour encore plusieurs années à venir.


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