Recyclage des batteries des voitures électriques

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Le marché des voitures électriques est en plein essor, et les premières voitures mises en circulation arrivent en fin de vie. Les batteries de ces véhicules contenant des matériaux polluants, il se pose alors la question de ce que nous allons en faire. Aujourd’hui, environ 15 000 tonnes de batteries de véhicules électriques sont recyclées par an. D’ici 2035, il faudra recycler près de 700 000 tonnes de batteries. C'est aujourd'hui un enjeu majeur pour les constructeurs.

Composition d'une batterie de voiture électriques

Tout d'abord, afin d'aborder la question du recyclage des batteries des voitures électriques, il est important de savoir leur composition. A savoir que la majorité des batteries des véhicules en circulation sont des batteries lithium. Voici les principaux composants :

  • lithium

  • manganèse

  • cobalt

  • cuivre

  • aluminium

  • fer

  • graphite

  • solvant

Contrairement à une idée reçue, il n'y a pas de terre rare dans les batteries lithium-ion des véhicules électriques. (Dans le monde automobile les terres rares sont utilisées principalement dans les catalyseurs des voitures thermiques)

Législation concernant le recyclage des batteries des véhicules électriques

En Europe et en France, la loi interdit formellement d’incinérer ou d’abandonner en décharge les batteries des voitures électriques.

La directive européenne 2006/66/CE datant du 26 septembre 2006 rend obligatoire le recyclage des batteries des véhicules électriques par leur constructeur. En effet, cette directive rend obligatoire le recyclage des accumulateurs au plomb de l’ordre d’au moins 65% minimum, ceux au nickel/cadmium minimum 75% et le recyclage des matériaux contenus dans les autres types de piles et accumulateurs quant à eux ont un minimum imposé de 50%. Les batteries au lithium-ion des voitures électriques faisant partie de cette dernière catégorie, elles doivent donc être recyclées au moins à hauteur de 50%. Par ailleurs, cette directive européenne stipule que « le producteur a l’obligation de collecter les batteries à ses frais (Art 8), de les recycler et de travailler avec un recycleur dont le procédé garantit 50% de recyclage (Art 7, 12…). ». Ainsi, c’est le constructeur des batteries qui est responsable de leur recyclage lorsque que celles-ci arrivent en fin de vie.

Processus de recyclage

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La batterie d’un véhicule électrique à encore beaucoup de valeur même lorsqu’elle a perdu de ses capacités. En effet, elle contient des grandes quantités de matières précieuses. Par ailleurs, le pack batterie d'un véhicule électrique est volumineux et pèse entre 100 et 600 kilogrammes. Il est donc impossible de le manipuler à main nue et de le transporter sans les équipements et véhicules adaptés. Il y a donc peu de risques que celui-ci se retrouve en dehors d’un circuit de recyclage contrairement aux batteries de smartphone, ordinateurs portables, etc…

Afin de recycler la batterie d’une voiture électrique, il est nécessaire de la démonter. Sur l’immense majorité des modèles, elle est fixée sous le châssis. Il faut donc placer la voiture sur un pont, déconnecter le circuit et retirer l’accumulateur, qui est réceptionné sur un chariot. Le démontage de la batterie peut être réalisé par une casse, par le constructeur automobile ou par une entreprise de recyclage agréée.

Ensuite, la batterie est envoyée vers une usine de traitement. Une fois arrivée à l’usine, la batterie est ouverte et testée afin de déterminer son niveau d’usure. Selon son état, elle est soit reconditionnée pour une « seconde vie », soit entièrement démantelée pour procéder à son recyclage (selon différents processus).

Comme expliqué précédemment, la loi oblige le recyclage à hauteur d’au moins 50% de la batterie. Cependant, toutes les entreprises de recyclages arrivent à dépasser ce palier et à recycler entre 70 et 90% de la batterie (cela dépend de la technologie de la batterie : lithium-ion, NiMh, NiCd, LMP, etc). Il existe différents procédés pour extraire les matériaux qui compensent l’accumulateur. Les batteries peuvent ainsi être broyées ou chauffées dans un four à pyrolyse afin d’en séparer les éléments. Il est également possible d’utiliser l'hydrométallurgie afin de récupérer des métaux, purifiés au contact de différents solvants. Un large éventail de procédés chimiques et mécaniques les affinent ensuite pour aboutir à des poudres et lingots de matières premières : lithium, nickel, cuivre, aluminium, cobalt, cadmium, etc réutilisables à l’infini.

Enfin, les déchets résiduels, qui correspondent principalement à des matières plastiques et des particules filtrées par les cheminées lors du recyclage, sont mises en fût et déposées dans des décharges spécifiques agréées.

La seconde vie des batteries en usage stationnaire

Les constructeurs automobiles estiment que les batteries de traction au lithium des véhicules électriques sont à remplacer dès que leur capacité est inférieure à 70%, soit au bout de 8 à 10 ans d’utilisation normale. Cependant, lorsqu’une batterie de voiture électrique passe en dessous de 70% de ses capacités, elle reste toujours fonctionnelle et peut servir pour du stockage stationnaire. Il s’agit ainsi de stocker l’électricité dans les batteries pour différents usages : stocker les énergies renouvelables dans les bâtiments ou les bornes de recharge électriques, renforcer les réseaux électriques et même alimenter les voitures électriques.

Certains constructeurs utilisent déjà les batteries dans leur seconde vie :

  • Nissan avec xStorage Home : En partenariat avec Eaton, cette solution consiste à récupérer des batteries en fin de vie, afin de stocker de l’énergie à destination des particuliers.

  • Renault avec E-store : En collaboration avec le spécialiste des solutions de stockage d’énergie Connected Energy, ce système permet de disposer des batteries Renault afin de stocker de l’électricité utilisée en cas de panne ou de coupure.

  • Tesla avec Powerwall : Il s’agit d’un type de batterie lithium-ion rechargeable pour usage domestique. Elle provient tout simplement des batteries usagées récupérées sur des voitures électriques Tesla dont la capacité de l’autonomie est encore correcte.

  • Audi avec ses chargeurs nomades : Ils sont fabriqués à partir des batteries usagées des voitures de sa gamme électrique e-tron. Le système de recharge tout-en-un est composé de trois blocs de la dimension d’un container dont chacun est équipé de quatre systèmes de batteries Audi e-tron usagées. Ainsi, chaque conteneur de chargement est composé d’environ 11 batteries usagées. La capacité de charge globale est donc de 1,2 MW et une capacité de stockage de 1,0 MWh. Ainsi, le conteneur offre un total de 20 points de charge : huit chargeurs haute puissance d’une capacité de charge de 150 kW chacun et douze connexions de charge de 11 kW. 

  • A Amsterdam, environ 150 batteries de Nissan Leaf sont utilisées dans le stade de football Johan Cruijff Arena. Cela permet de stocker l’énergie produite par les 4200 panneaux solaires installés sur le toit du stade et ainsi délivrer jusqu’à 2,8 Mégawatts par heures. 

La filière de recyclage

Aujourd’hui, le taux de recyclage des batteries au lithium est de plus de 65% en France. Le constructeur français Renault affirme même recycler plus de 85% du cobalt de ses batteries électriques de tractions. Les principaux acteurs sont actuellement les constructeurs eux-même et les industriels spécialisés dans le recyclage. Il est important ici de mentionner également la SNAM (Société Nouvelle d’Affinage des Métaux), qui prend en charge le recyclage des batteries des voitures électriques de la majorité des constructeurs français.

Par ailleurs, la filière française du recyclage tend à devenir une filière européenne en formant un « Airbus de la batterie » avec d’autres pays comme l’Allemagne. Cette filière se chargerait de la production des cellules jusqu’au recyclage. L’objectif serait ainsi de fabriquer des batteries made in Europe plus propre, et donc limiter l’impact de la voiture électrique sur l’environnement.

Des méthodes de recyclage des batteries électriques de plus en plus écologiques et innovantes

La filière de recyclage fait l’objet de progrès technologiques importants :

  • La société allemande Duesenfeld a implémenté une méthode de recyclage à froid, alors que jusqu’à présent les batteries étaient recyclées en les chauffant. Ce procédé permet de consommer 70% d’énergie en moins donc d’émettre moins de gaz à effet de serre.

  • Le projet ReLieVe (Recycling of Li-ion bateries for Electric Vehicules) a été démarré en janvier 2020 par les entreprises Suez, Eramet et BASF. L’objectif de ce projet est de développer un procédé innovant de recyclage des batteries lithium-ion des véhicules électriques, afin de recycler 100% de ces batteries d’ici 2025.

Ce qu’il faut retenir

Le recyclage des batteries des véhicules électriques est un enjeu majeur pour l’environnement. De nombreux constructeurs misent sur une seconde vie des batteries pour du stockage stationnaire. Actuellement, 65% des batteries sont recyclées en France. Avec les progrès technologiques dont fait preuve la France et l’Europe ses dernières années en matière de recyclage et d’éco-conception, tout prouve que le recyclage des batteries des voitures électriques va s’approcher davantage des 100% de valorisation dans les prochaines années.

 

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Le marché des voitures électriques est en plein essor, et les premières voitures mises en circulation arrivent en fin de vie. Les batteries de ces véhicules contenant des matériaux polluants, il se pose alors la question de ce que nous allons en faire. Aujourd’hui, environ 15 000 tonnes de batteries de véhicules électriques sont recyclées par an. D’ici 2035, il faudra recycler près de 700 000 tonnes de batteries. C'est aujourd'hui un enjeu majeur pour les constructeurs.