Batteries et recyclage

Les batteries qui ne sont plus utilisées dans la voiture électrique peuvent être transférées dans une deuxième vie, appelée "seconde vie". Quelles sont les propriétés des batteries lithium-ion, qu'est-ce qui les caractérise? Et qu'en est-il de l'élimination des accumulateurs lorsqu'ils ne peuvent plus être utilisés dans le véhicule? Que peuvent faire les centres de recyclage régionaux, ici aussi en Suisse? Nous avons les réponses.

Batteries

Batteries au lithium-ion : 1st Life

Les batteries au lithium-ion sont performantes. En raison de la demande croissante et de la perspective d'une augmentation rapide et importante du marché, les batteries au lithium-ion font l'objet d'un développement intensif. Depuis le début de la dernière décennie, elles sont devenues beaucoup plus performantes et fiables. L'efficacité énergétique a été augmentée à 96% pour seulement 4% de pertes thermiques. Les batteries lithium-ion présentent des avantages par rapport aux autres technologies de stockage en termes de densité énergétique, de nombre élevé de cycles de décharge et de temps de charge courts. Un système de gestion des batteries (BMS) permet de garantir que toutes les cellules d'une batterie sont placées dans le même état de charge. L'intelligence croissante obtenue grâce au BMS minimise les coûts de maintenance et prolonge la durée d'utilisation.

Les batteries au lithium-ion sont fiables. Différents tests de longue durée portent sur la qualité, la performance à long terme et la durée de vie des batteries lithium-ion. L'ADAC qualifie la BMW i3 de "fiable". Après 84'000 km, le véhicule testé dispose encore de 93,4% de son autonomie initiale. Pour la Nissan Leaf testée, ce chiffre était encore de 84,8% après 100000 km. Les deux véhicules testés sont des modèles anciens, la Nissan Leaf testée est un véhicule de la première génération de produits. Selon Nissan, les modèles plus récents ont "une batterie améliorée qui ne devrait pas présenter de problèmes de récupération et de diminution rapide de la capacité".

Les importateurs de véhicules garantissent la sécurité de l'investissement. Avec les nouvelles générations de voitures électriques, la durée de garantie des batteries a été augmentée chez la plupart des fournisseurs. Dans le cas de la Nissan Leaf décrite, huit ans ou 160'000 km sont déjà garantis pour le modèle de 2019. Lorsque la limite de puissance critique de la batterie est atteinte (70-80% de la puissance initiale selon l'ADAC), certaines cellules de la batterie peuvent être remplacées. Le remplacement complet de la batterie n'est donc plus nécessaire.

Batteries au lithium-ion : 2nd Life

Avec le temps et en fonction de l'intensité d'utilisation, les batteries lithium-ion perdent de la capacité. Lorsque la limite critique de puissance n'est plus atteinte (70-80% de la puissance initiale), les batteries ne sont plus adaptées à une utilisation dans le véhicule sans restriction. Le remplacement des batteries dans les véhicules est en principe possible, mais il est de plus en plus rare. En effet, le premier cycle de vie de la batterie (dans le véhicule) peut être prolongé par ce que l'on appelle l'upcycling. Le remplacement de certains modules permet d'augmenter la durée de vie des batteries. Le potentiel de cette méthode est de 66% et est d'ailleurs également applicable aux batteries de vélos électriques. En outre, les progrès de la technologie des batteries ont permis aux fabricants de faire des promesses de plus en plus généreuses sur la durée de vie. La durée de garantie n'a cessé d'augmenter ces dernières années, les premiers constructeurs (comme Lexus) accordant 1 million de kilomètres ou 10 ans.

Après sa première vie dans le véhicule, la batterie n'est pas sans valeur. Elle peut être réutilisée pendant une longue période dans ce que l'on appelle la deuxième vie comme stockage d'électricité. Les applications typiques sont le stockage de l'énergie solaire dans les bâtiments ou comme tampon pour compenser les pics de charge dans les stations de recharge rapide.


Recyclage

Librec SA est responsable du contenu de cette section.

D'ici 2025, l'Europe produira environ 800 GWh de capacité de stockage d'énergie sous forme de batteries de traction lithium-ion (LIBs). Cela correspond à environ 3,2 millions de tonnes de batteries - par an. Aujourd'hui, la Suisse importe environ 15'000 tonnes, d'ici 2025, ce chiffre devrait atteindre 30'000 et en 2030, environ 100'000 tonnes par an.

Les matériaux recyclables contenus dans les batteries sont intéressants pour les constructeurs automobiles et la technologie de recyclage la plus moderne permet une récupération de plus de 90% ("closed-loop"). Le transport des batteries usagées sur de longues distances comporte des risques et est coûteux. C'est pourquoi les centres de recyclage régionaux répartis dans toute l'Europe constituent le moyen d'élimination le plus efficace.

L'association des importateurs de voitures 'auto-suisse' et Librec SA se préparent à relever ce défi en collaboration avec l'Office fédéral de l'environnement, l'EMPA et la Haute école spécialisée bernoise.

Quels sont les volumes attendus à court, moyen et long terme?

Actuellement, plus de 25 usines de batteries sont en projet, en construction ou déjà en service en Europe. D'ici 2025, elles produiront ensemble environ 3,2 millions de tonnes de batteries par an. Chaque usine produit 10 à 20 % de déchets lors de sa mise en service et cette valeur reste comprise entre 5 et 10 % même lorsque l'usine est bien rodée. Les rebuts de production atteindront à eux seuls plus de 320 000 tonnes par an d'ici 2025 et devront être recyclés.

On estime aujourd'hui que les batteries de traction ont une durée de vie de 8 à 15 ans. Ensuite, certaines batteries peuvent encore être utilisées dans une application stationnaire, par exemple comme stockage de l'énergie solaire ou éolienne. On parle alors d'une "seconde vie" de cette batterie. Au plus tard après cette phase, toutes les batteries doivent être éliminées. En Europe, cela devrait représenter un million de tonnes de batteries par an d'ici 2035.

La capacité de recyclage actuelle en Europe n'est que d'environ 50'000 tonnes, fonctionne principalement avec une fusion ou une pyrolyse à haute intensité énergétique et n'atteint pas encore des taux de récupération suffisants.

Les grandes batteries au lithium-ion peuvent-elles être entièrement et efficacement recyclées?

Oui. Grâce à une technologie de processus ultramoderne, il est aujourd'hui possible de récupérer plus de 90% de tous les composants de la batterie et de les réutiliser dans la production de nouvelles batteries. En Europe, une première usine a commencé à fonctionner il y a deux ans et utilise cette technologie dans les grandes lignes (Duesenfeld Sàrl dans le nord de l'Allemagne).

Pour ce recyclage en "boucle fermée", les batteries sont d'abord déchargées. L'électricité récupérée couvre environ un quart de l'énergie nécessaire au processus. Ensuite, les paquets de batteries sont découpés en modules individuels qui sont ensuite déchiquetés. Le déchiquetage se fait sous azote et le séchage de l'électrolyte liquide se fait sous vide. S'ensuivent d'autres étapes de séparation sophistiquées qui permettent de récupérer tous les composants et il ne reste que ce que l'on appelle la "masse noire". Cette poudre noire est composée d'oxyde de cobalt, de nickel, de manganèse et de lithium et est transformée dans une dernière étape - on parle d'hydrométallurgie - en la forme nécessaire à la production de nouvelles batteries.

Quel est le cadre légal en vigueur en Suisse et dans l'UE?

En principe, dans toute l'Europe, les constructeurs automobiles ou les importateurs de voitures - ou encore tous les autres metteurs en circulation de batteries - doivent les reprendre gratuitement et assumer la responsabilité de leur élimination. La réglementation de cette obligation varie quelque peu d'un pays à l'autre.

En Suisse, chaque fabricant et importateur de piles est tenu de verser à l'État une taxe d'élimination anticipée (Inobat). Cette taxe est fixée de telle sorte qu'elle permette de financer à long terme la collecte et un recyclage respectueux de l'environnement et conforme à l'état de la technique. L'élimination doit en outre atteindre un niveau élevé de regroupement des volumes afin que les coûts de recyclage restent aussi faibles que possible pour les consommateurs.

Si toute une branche, par exemple celle des importateurs de voitures, s'associe, elle peut aussi percevoir elle-même ces fonds et assurer ainsi l'élimination à long terme sur le plan financier. On parle alors de "solution sectorielle" et plus le nombre de membres participant est élevé, plus la solution est avantageuse pour tous les participants (regroupement des volumes).

Enfin, les taux minimaux de récupération exigés augmentent en Europe - et probablement aussi en Suisse. Un projet de loi européen datant de 2020 prévoit que 90% des matières premières les plus critiques soient récupérées d'ici 2025 et 95% à partir de 2030, et que les nouvelles batteries contiennent un pourcentage minimum de matériaux recyclés.

Comment organiser la collecte et le recyclage le plus efficacement possible pour les consommateurs, l'environnement et les constructeurs automobiles?

Les constructeurs automobiles veulent savoir exactement, voire contrôler eux-mêmes, ce qu'il advient des anciennes batteries et des matériaux recyclables. Certains grands constructeurs automobiles envisagent de racheter les batteries usagées aux clients à la fin de la vie du produit ou de ne pas vendre la batterie lors de la vente de la voiture, mais de la louer (leasing). Ces questions seront tranchées par la disponibilité actuelle et future - et donc le prix - des matières premières contenues dans les batteries.

Il est d'ores et déjà clair quelle est la méthode la plus avantageuse et la plus efficace pour collecter et recycler les batteries : étant donné que le transport des batteries usagées présente certains dangers et est donc comparativement coûteux, il est judicieux, d'un point de vue économique et écologique, de collecter les batteries dans un rayon ne dépassant pas 600 km de diamètre et de les recycler au centre du cercle comme décrit ci-dessus jusqu'à la masse noire. La masse noire peut ensuite être transportée efficacement et sans danger vers une usine chimique centrale pour la dernière étape de traitement hydrométallurgique. Ce système est appelé "spoke-and-hub" (c'est-à-dire "stockage et moyeu") et s'impose aux États-Unis et en Europe pour des raisons de coûts.

Que se passe-t-il en Suisse?

Les importateurs suisses de voitures sont encore exemptés de la taxe d'élimination anticipée pour les batteries de traction jusqu'à fin 2021. A partir de janvier 2022, ils devront verser à la Confédération (Inobat) ou à leur propre organisation sectorielle une contribution anticipée à l'élimination par kilogramme de batterie importée.

L'association des importateurs suisses d'automobiles (auto schweiz) se prépare actuellement à la nouvelle situation en collaboration avec l'Office fédéral de l'environnement et Librec SA. Tandis qu'auto suisse s'occupe du financement éventuellement avec sa propre solution sectorielle, Librec SA prépare tout pour que les batteries ou les vieilles voitures puissent être collectées auprès des garages à partir du 1er janvier 2022. Une plateforme en ligne sera mise en place à cet effet, sur laquelle toutes les entreprises et les particuliers de Suisse pourront commander l'enlèvement gratuit de batteries lithium-ion. Librec peut accepter tous les types de batteries de tous les domaines d'application et dans tous les états (voitures de tourisme, bus, camions, engins de chantier et agricoles, bateaux, locomotives, etc., ainsi que les batteries lithium-ion stationnaires comme les "power walls", etc.)

Librec SA construit l'installation de recyclage la plus moderne au monde et pourra, dès 2024, recycler entièrement tous les types de batteries lithium-ion avec un taux de récupération de plus de 90%. Librec renvoie les matériaux récupérés à des partenaires contractuels qui les réutilisent à coup sûr dans la production de nouvelles batteries ("closed-loop").

Qu'est-ce ou qui est "Librec" ?

Le projet "Librec" est soutenu entre autres par l'Office fédéral de l'environnement, auto suisse, la Fondation Auto Recycling Suisse, Inobat, l'EMPA, la Haute école spécialisée bernoise, le Switzerland Innovation Park Biel/Bienne et Innosuisse. Il a pour objectif de collecter à partir de 2022 des batteries provenant de toute la Suisse et des pays voisins et de les recycler entièrement à partir de 2024 grâce à une technologie de pointe mondiale. Un rayon de collecte d'environ 300 km autour du site central de Librec sur l'A1 entre Berne et Zurich et une technologie de recyclage hautement efficace font de Librec la solution la plus avantageuse pour les importateurs de voitures et les consommateurs.

Le centre de recyclage Librec offrira non seulement la collecte et le recyclage des batteries usagées, mais aussi des tests systématiques des batteries pour déterminer si elles peuvent être réutilisées dans une application stationnaire ("seconde vie"), des formations pour les garages, les entreprises de service et les organisations de gyrophares sur l'utilisation des systèmes haute tension, ainsi que la réparation des batteries pour les importateurs intéressés. Cette intégration complète de tous les aspects liés aux batteries usagées permet non seulement de réduire au maximum les coûts pour toutes les parties concernées, mais aussi de préserver au maximum l'environnement et de boucler le dernier maillon d'une mobilité électrique entièrement durable.

Liberec

Cette section a été rédigée avec le soutien technique de Librec SA.

 

Voir aussi

Vous trouverez d'autres informations intéressantes avec des illustrations dans notre  Fiche d'information sur la mobilité électrique 2021

Recycling Centre Suisse
 

 
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