RETOUR SUR LE WEBINAR « LE RECYCLAGE DES BATTERIES POUR LA MOBILITÉ ÉLECTRIQUE »

Pour le premier Webinar 2021 du Pôle de compétitivité TEAM2, ce sont près de 250 participants qui ont répondu présent. Des participants venant de France, Belgique, Espagne, Luxembourg, Maroc, Roumanie, Suisse, Singapour, Québec, etc. Après avoir remercié les différents soutiens du Pôle et introduit ce sujet d’avenir, Christian TRAISNEL – Directeur Général du Pôle TEAM2 – a donné la parole à cinq experts afin de témoigner et partager leur expérience.

LA GIGAFACTORY DE DOUVRIN
JEAN-BAPTISTE PERNOT – COO DU GROUPE ACC

Créé en 2020, Automotive Cells Company (ACC) est concepteur et fabricant français de batteries automobiles propres et compétitives. Soutenue par trois actionnaires majeurs du secteur (SAFT, PSA et OPEL) l’entreprise est déjà en forte croissance avec pour ambition de devenir LA référence des cellules et modules de batteries pour l’automobile au niveau Européen. ACC a pour objectif de fournir à terme les batteries pour 500 000 véhicules par an d’ici 2030 dans leur Gigafactory basée à Douvrin dans les Hauts-de-France.

Ils ont pour projet de mettre en place un écosystème avec un développement vers l’Europe, un partenariat avec des entreprises européennes et 100% des cellules/modules conçues et produites dans l’Union Européenne.

Le recyclage des composants du module un aspect fondamental pour ACC, dès le montage …

ACC souhaite une production vertueuse et économique, en phase avec les engagements RSE du groupe. L’éco-conception de ses produits, visant à la recyclabilité des composants et la maîtrise de leur impact environnemental, est un des axes prioritaires du groupe.  Si plusieurs filières sont concernées par la fin de vie des batteries Li-ion, (celles des métaux, de l’électronique, de la chimie, des plastiques, etc.) l’entreprise a d’ailleurs commencé à travailler avec un certain nombre de recycleurs pour anticiper cette étape. La boucle directe de recyclage post-production, et celle post-consommation doivent permettre de récupérer les composants principaux et de les réinjecter dans la chaîne de production grâce à des procédés de pyrométallurgie et d’hydrométallurgie éventuellement associées à un raffinage.

ETAT DE L’ART SUR LE RECYCLAGE ET LE RÉEMPLOI ET PERSPECTIVES D’AVENIR
BERTRAND CHERPIN – RÉFÉRENT RECYCLAGE DU GROUPE RENAULT ET EXPERT SCIENTIFIQUE DE L’ASSOCIATION RECORD

Bertrand Cherpin dresse une synthèse de l’état de l’art sur le recyclage et le réemploi des batteries via une étude réalisée par l’association RECORD de Recy’stem Pro et ouvre les perspectives pour l’avenir.

Le marché de la batterie a de bonnes perspectives de croissance devant lui, avec notamment celui des véhicules hybrides et électriques qui est le principal levier de croissance pour les années à venir et la technologie Li-ion qui est la plus présente sur le marché. Ce qui motive cette transition vers les véhicules électriques, c’est la prise en compte du respect de l’environnement (réduction des impacts tout en intégrant l’aspect de fin de vie).

L’enjeu du recyclage des batteries…

Le Cobalt et le Lithium sont des métaux stratégiques dont la demande augmente et l’approvisionnement est complexe. Leur recyclage est donc stratégique tant en volume qu’en niveau de pureté. La nouvelle réglementation européenne a un impact sur la structuration de ce marché du recyclage et cible une valorisation toujours plus importante de certains métaux (Cobalt, Cuivre, Lithium). 

Cette réglementation influence le marché de la batterie en limitant certaines substances et structure le marché du recyclage (imposition de taux de collecte, interdiction d’enfouissement, respects des normes environnementales…). Afin de mieux recycler les batteries, il existe des solutions comme l’éco-conception. Cette pratique permet d’identifier les éléments chimiques de la batterie lors de sa création ou encore de tenir compte des aspects logistiques et techniques des recycleurs.

Les procédés de recyclage pour les batteries Lithium-Ion

Le recyclage des batteries peut se diviser en deux grandes familles :

Le traitement à froid, s’effectue par broyage puis tri post-broyage pour séparer les différentes fractions qui composent le module et la cellule. Ce qui est recherché, c’est la black mass qui contient les métaux stratégiques, afin de les séparer par hydrométallurgie.

Le traitement à chaud, consiste à calciner certains composants de la batterie pour évaporer toute la phase organique avant de réaliser les étapes du traitement à froid décrites précédemment. Le traitement à chaud inclus aussi une phase de pyrométallurgie, en portant à fusion les métaux contenus dans la cellule pour obtenir un alliage métallique des métaux recherchés avant de les séparer par voix d’hydrométallurgie.

L’affinage – hydrométallurgie – est un maillon stratégique car il permet de produire des métaux de pureté suffisante pour être réutilisables dans la fabrication de nouvelles batteries.

LA RECHERCHE EN MATIÈRE D’ÉCO-CONCEPTION ET DE RECYCLABILITÉ DES BATTERIES
MATHIEU MORCRETTE – UNIVERSITÉ D’AMIENS – UPJV/LCRS

Le Laboratoire de Réactivité et de Chimie du Solide est la référence française en recherche sur le stockage électrochimique de l’énergie depuis 2000. Il est implanté dans le Hub de l’Énergie à Amiens, dépend de l’Université de Picardie Jules Vernes et du CNRS et réunit plus de 110 chercheurs.

L’éco-conception et la recyclabilité des batteries est au cœur de ses recherches

Lors du démantèlement des batteries, l’objectif des chimistes est de récupérer la matière première et de pouvoir la reconditionner pour l’intégrer dans de nouveaux processus de fabrication de cellules.

Les batteries comportent plusieurs composants, liants, etc. que l’on doit parvenir à séparer en retrouvant leurs matériaux actifs. La tendance observée actuellement est une recherche de performance et de coût qui influence la composition des batteries de plus en plus riche en Nickel, Silicium et Lithium métal.

Le programme européen « BATTERY 2030+ » permet de mieux appréhender le démantèlement des batteries et l’état du pack, en séparant les cellules encore viables ou non. L’objectif est de pouvoir reconditionner les batteries en matériaux actifs à intégrer à la production de batterie. 

Ce programme de recherche européen vise à découvrir de nouveaux matériaux éco-recyclables via les outils IA, Machine Learning… à concevoir des batteries auto-réparables après un auto-diagnostic et à créer des programmes neutres écologiquement pour les nouvelles générations de batteries.

RECYCLAGE DES BATTERIES, QUELLES PERSPECTIVES D’AVENIR ?
STÉPHANE BOURG – CEA

Recyclage des batteries – quelles perspectives d’avenir ?

Stéphane Bourg met l’accent sur le fait qu’une stratégie de recyclage des batteries de VEH ne peut pas être séparée d’une stratégie d’approvisionnement durable des métaux critiques qui la composent, et notamment minier. Le recyclage de la matière ne peut suffire à alimenter à terme les composants nécessaires à la fabrication des batteries ; il faut ainsi diversifier et compléter l’approvisionnement de ces matériaux par des ressources secondaires. Le besoin en matières premières et ressources dépendra et sera aussi très différent d’une technologie de batteries à une autre.

Il faut aussi prendre en compte toutes les possibilités de seconde vie des batteries de VEH, notamment pour le stockage des énergies renouvelables. De ce fait une batterie ne sera envoyée en recyclage qu’après 10 à 15 ans de son retrait du véhicule électrique.

Aujourd’hui, la France et l’Europe doivent investir pour couvrir le marché du déchet de batterie et le marché des métaux recyclés dans leur globalité, etc. Des stratégies doivent être élaborées au niveau européen, depuis les phases de collecte et démantèlement de ces batteries jusqu’au phases de recyclage, et ce en intégrant toutes les facettes de l’économie circulaire. Il ne faut pas voir le recyclage comme une finalité mais comme une opportunité industrielle, c’est-à-dire comme la constitution d’un ensemble de mines permettant à l’Europe de disposer de matières premières non originellement dans nos sous-sols.

LES BATTERIES DE VOITURES ÉLECTRIQUES : QUEL IMPACT ENVIRONNEMENTAL ?
NAEEM ADIBI – WELOOP

Globalement les voitures électriques sont souvent un plus faible impact environnemental que les véhicules traditionnels sur l’ensemble de leur cycle de vie (fabrication, usage, fin de vie). Les batteries par rapport aux autres composants des voitures électriques, occupent environ 40% de leurs impacts lors de la fabrication.

Pour les impacts environnementaux des batteries des VEH, beaucoup d’études, de travaux, et de publications existent sur le sujet. Cependant sur la partie recyclage des batteries, il y a encore un manque de données globales, qui est aussi dû à la multiplicité des types de batteries et de leurs composants, et au fait que les solutions de recyclage ne sont pas encore industriellement établies. Pour ces raisons, nous n’avons pas encore des données en volume suffisant pour confirmer les atouts de ces technologies VEH.

Une croissance assez forte du marché de la mobilité électrique est à prévoir dans les années à venir et la seconde vie représente une bonne alternative au tout recyclé. Cette méthode est bénéfique pour limiter leur empreinte environnementale, en augmentant leur durée de vie. Elle entraîne également des bénéfices économiques si une valeur résiduelle est trouvée.