Recyclage et élimination des Batteries au Lithium

Recyclage des batteries au lithium

L'attention portée à la durabilité environnementale est depuis toujours au cœur de notre travail. Chez Flash Battery, nous sommes convaincus que la transition vers l'électrique, pour être durable, ne peut se limiter à l'abandon des combustibles fossiles : elle doit être un parcours respectueux de l'environnement, avec un accent particulier sur les processus de production, sur le thème du recyclage et de la mise au rebut des batteries au lithium.

Saviez-vous que plus de 96 % des matériaux d'une batterie peuvent être récupérés ?
Pour l'instant, les volumes de batteries en fin de vie sont encore limités en raison de leur récente mise sur le marché et de leur très longue durée de vie, qui s'étend souvent sur 15 à 20 ans. Par conséquent, jusqu'à présent, il n'était pas justifié d'investir massivement dans la création de centres de recyclage à grande échelle. Cependant, plusieurs lignes pilotes sont déjà actives et confirment la grande recyclabilité des matières premières. Au cours des 5 à 10 prochaines années, nous assisterons à l'ouverture d'un nombre croissant de méga-usines de recyclage en Europe.

En outre, le recyclage des batteries est considéré comme une véritable mine urbaine pour l'Europe, car il permet de récupérer de précieux matériaux, réduisant ainsi la dépendance aux importations. Ce concept est au cœur de la stratégie européenne en faveur de la transition vers une économie circulaire, qui vise à transformer les déchets provenant des batteries au lithium usagées en ressources, à réduire l'impact environnemental de l'extraction et à promouvoir une gestion durable des matériaux.

Le rôle des producteurs est par conséquent crucial : des matières premières sélectionnées et une conception efficace sont nécessaires pour rendre les processus de recyclage de demain simples et efficients. Le processus de production de Flash Battery est exempt d'étapes polluantes et l'entreprise produit ses propres sources d'énergie à hauteur de 80 %. La conception est orientée vers un design qui facilite le démontage et la récupération des matériaux en fin de vie.

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Réglementation européenne en matière de recyclage des batteries au lithium

Avec l'augmentation exponentielle des véhicules électriques, l'Union européenne s'est fixé un nouvel objectif stratégique : renforcer l'économie circulaire et rendre les produits et les processus dans le secteur des batteries plus durables. Le 17 août 2023, le Règlement (UE) 2023/1542 relatif aux batteries et aux déchets de batteries est entré en vigueur : une réglementation qui établit les exigences en matière de durabilité, de sécurité, d'étiquetage, de marquage et d'information pour permettre la mise sur le marché ou la mise en service des batteries au sein de l'Union européenne. Il fixe également des exigences minimales en matière de responsabilité élargie des fabricants, de collecte et de traitement des déchets de batteries et de communication.

BMS et passeport européen de la batterie

Il existe de nombreuses dispositions générales visant à réglementer le recyclage et l'élimination corrects des batteries, qu'il s'agisse de l'introduction d'un véritable passeport européen de la batterie, avec son code QR, qui assurera une traçabilité aisée de la batterie elle-même, ou de l'obligation de fournir des informations sur l'état de santé et la durée de vie attendue de la batterie par le biais du système de gestion de la batterie (BMS).

L'empreinte carbone des batteries

Le règlement européen sur les batteries exige également que l'empreinte carbone relative au cycle de vie complet des batteries soit calculée et rendue disponible par le biais de déclarations appropriées. De plus, il est prévu d'introduire à l'avenir un seuil maximal à respecter pour chaque produit.

Recyclage et récupération des batteries en fin de vie

Afin de promouvoir l'économie circulaire, des exigences spécifiques de fin de vie ont été définies, notamment des objectifs et des obligations en matière de récupération des matériaux des batteries usagées. Cela va de l'étiquetage spécifique indiquant l'obligation de collecte dans des centres spécialisés à l'exigence d'une traçabilité détaillée du type et de la quantité de matières premières utilisées pendant tout le cycle de production de la batterie, en incluant l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement.

L'objectif final est que chaque nouvelle batterie produite contienne une quantité définie de matériaux recyclés.

L’obiettivo finale è che ogni batteria nuova prodotta dovrà contenere una quantità definita di materiale riciclato.

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Recyclage des batteries : la responsabilité de l'industrie en matière d'élimination

Avec l'entrée en vigueur du règlement européen sur les batteries, le thème du recyclage et de la récupération des matériaux est devenu une obligation à part entière qui concerne l'ensemble de la chaîne de valeur des batteries.

Du fabricant au producteur en passant par l'importateur : en fonction des différents cas de vente, chaque acteur peut être tenu responsable du recyclage des batteries mises sur le marché européen et devra respecter scrupuleusement les directives et les réglementations adoptées par le règlement.

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Structure et composition des batteries au lithium

Pour comprendre pleinement comment fonctionnent les processus de recyclage et de récupération des batteries au lithium en fin de vie et comment ils peuvent être optimisés, il est important de connaître la structure interne d'un composant bien précis : la cellule.
Chaque cellule au lithium est composée de :

deux électrodes :

une cathode (le pôle positif), constituée d'une feuille d'aluminium sur laquelle est étalée la composition cathodique qui caractérise la cellule, par exemple NMC, LFP, LTO, etc.
une anode (pôle négatif), caractérisée par une feuille de cuivre sur laquelle est étalé un composé anodique constitué, en général, de carbone ou de graphite

un séparateur qui s'interpose entre les deux électrodes, généralement en céramique ou en polymère, qui a une fonction isolante

un électrolyte, c'est-à-dire une solution organique contenant du sel de lithium qui remplit le volume restant de la cellule et permet l'intercalation des ions entre l'anode et la cathode.

Bien qu'elles aient une durée de vie très longue, les cellules au lithium se dégradent également avec le temps et, compte tenu de la quantité de matériaux précieux qui s'y trouvent, assurer un recyclage correct de leurs composants n'est pas seulement à considérer comme un comportement éthique, mais comme une véritable ressource.

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Technologies de recyclage des batteries au lithium

Au-delà de la réduction de l'impact environnemental généré par l'augmentation de la demande de véhicules électriques, le recyclage correct des batteries au lithium permet de récupérer de nombreux composants et métaux de valeur tels que le cuivre, l'aluminium, le lithium, le cobalt et le manganèse, qui génèrent des ressources et compensent la rareté des gisements miniers.

À ce jour, il existe différents procédés de recyclage, qui peuvent être physiques ou chimiques selon les méthodes utilisées pour extraire et séparer les matériaux de la batterie, et chacun d'entre eux peut se dérouler en plusieurs étapes. Quelle que soit la méthode utilisée, l'objectif est le même : plus le matériau de départ est sélectionné et avec une chimie bien précise, plus le processus de recyclage sera efficace.

C'est pourquoi les fabricants ont la tâche importante de prendre en compte la fin de vie des batteries dès la phase de conception, en optimisant les étapes de production et en réalisant des batteries faciles à désassembler et contenant des matériaux de plus en plus respectueux de l'environnement.

Seconde vie ou reconditionnement des batteries au lithium : un choix pas toujours efficace

Les études sur la possibilité de donner une seconde vie aux batteries au lithium se multiplient. Il s'agit de les réutiliser dans des applications telles que le stockage d'énergie une fois qu'elles ont été utilisées dans des véhicules électriques. Une pratique qui, bien qu'elle soit potentiellement intéressante, pourrait ne pas être la meilleure option pour l'avenir.

Dans le secteur automobile, par exemple, lorsque les batteries perdent environ 20 % de leur autonomie, elles doivent être remplacées, car elles entraînent une réduction de l'autonomie globale du véhicule. Toutefois, ces batteries ne sont pas complètement épuisées et peuvent être utilisées dans des systèmes de stockage d'énergie.

Cependant, ces dernières années, les principaux fabricants mondiaux de cellules ont introduit une limite minimale d'état de santé résiduel, généralement fixée à 70 % de l'état de santé initial, dans laquelle les cellules peuvent être utilisées en toute sécurité.

Dans ce contexte, avec l'évolution rapide de la technologie des batteries, les risques les plus importants liés à l'utilisation de batteries en mauvais état et le pourcentage élevé de recyclage qui peut être obtenu (> 96 %), on préférera à l'avenir utiliser les matériaux des cellules recyclées pour en fabriquer de nouvelles plus performantes et plus sûres, plutôt que d'adopter des pratiques de seconde vie.

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