Une deuxième vie pour les batteries des véhicules électriques et hybrides rechargeables

Les technologies de stockage de l’énergie deviennent une nécessité et prennent de plus en plus de place dans le quotidien. Du téléphone cellulaire ou de l’ordinateur portable aux automobiles dont on prend le volant, les batteries et les technologies stockant l’énergie (par inertie, par la chaleur ou sous forme d’hydrogène) font la manchette des journaux.

À dire vrai, la performance supérieure, une plus grande durabilité et le coût réduit des piles ont favorisé une croissance soutenue de la part de marché que les technologies de stockage de l’énergie se sont taillées dans l’électronique grand public, les transports et les services publics. Face à leur prolifération, le rendement après usage, la réutilisation, le recyclage et l’élimination éventuelle des piles et batteries deviennent autant de considérations cruciales qui débouchent sur l’élaboration de solutions qui y seront intégrées, de manière à multiplier les options envisageables au terme de leur vie utile.

Cette situation a incité l’industrie et les universités à engager la recherche dans trois nouvelles directions : l’adaptation des batteries usagées de véhicules électriques au stockage dans les réseaux d’électricité, la remise en état des modules et des accumulateurs en vue d’une réutilisation dans les véhicules neufs ou d’autres applications, et la réutilisation des matériaux des piles épuisées dans les batteries neuves après recyclage.

Ces possibilités pourraient nécessiter une transformation moins poussée que la matière première usuelle, et à moindres frais, mais il faudra entreprendre plus de recherches sur le coût et les meilleurs procédés, dans les trois cas, si l’on veut manutentionner et sélectionner efficacement et sans danger accumulateurs, modules, piles et matériaux.

Avantages pour l'économie et l’environnement

En plus de ceux qu’ils présentent sur le plan de l’économie, l’adaptation, la remise en état ou le recyclage des batteries de véhicule électrique ont des avantages appréciables du côté de l’environnement. En effet, si on pouvait prolonger la vie utile des batteries de dix ans (en leur trouvant une application dans les véhicules électriques ou les réseaux d’électricité), les émissions de gaz à effet de serre (GES) reculeraient d’environ 56 pour cent, en comptant une baisse annuelle de 2,4 t de CO2e par batterie d’une capacité de 16 kWhnote en bas de page 1 par véhicule.

En supposant qu’on parvienne à exploiter la moitié de la capacité des batteries usagées après remise en état ou adaptation, le Canada verrait ses émissions totales de GES diminuer d’approximativement deux millions de tonnes de CO2e en 2020, de 20 millions en 2025 et de 60 millions en 2030, ce qui équivaudrait à retirer douze millions de moteurs à essence de la circulation d’ici 2030.

Adapter la batterie d’un véhicule électrique n’exige pas de grandes transformations et, une fois sa vie utile terminée pour l’automobile, ladite batterie garde jusqu’à 80 pour cent de sa capacité initiale. Il s’agit sans doute de la façon la plus efficace d’en prolonger la durée tout en allégeant le coût de son cycle de vie.

GM et ABB l’ont prouvé en 2012 en transformant d’anciennes batteries de la Chevy Volt en système de stockage modulaire pour un microréseau d’électricité. Deux années plus tard, la Sumitomo Corporation, au Japon, construisait un système de stockage de l’électricité de grande envergure avec des batteries de la Leaf électrique de Nissan.

Difficultés actuelles

Bien que ces projets aient été couronnés de succès, d’importantes lacunes demeurent, notamment au niveau des logiciels permettant d’évaluer efficacement et rapidement l’état des batteries et de l’équipement des systèmes servant à gérer ces dernières. On n’évalue pas de manière homogène l’économie du cycle de vie complet des batteries de véhicule électrique et aucune chaîne de valeur robuste n’en favorise une adaptation à grande échelle.

D’un autre côté, la remise en état suppose un démontage partiel de l’accumulateur ou du module, puis le retrait et le remplacement des éléments défectueux, suivi d’un nouvel assemblage. Le processus nécessite un diagnostic, l’inspection des batteries et leur sélection par des méthodes sûres, fiables et efficaces. Malheureusement, il n’existe pas de norme largement reconnue applicable à la réutilisation des batteries, que ce soit au moment de leur conception initiale ou à la fin de leur vie utile. Les piles et les accumulateurs varient d’un véhicule à l’autre, selon le modèle, ce qui ajoute aux difficultés que pose l’adaptation des batteries, des modules ou des piles en prévision d’une autre application, après usage.

La remise en état peut rendre aux batteries Ni-MH des véhicules hybrides jusqu’à 95 pour cent de leur capacité initiale – véritable mesure incitative à leur réutilisation dans des applications mobiles ou stationnaires, avec une baisse du coût à la clé pour les propriétaires des véhicules. On met aussi à l’essai les procédés chimiques des ions lithium, sans qu’une méthode qui fasse l’assentiment de la majorité ait encore été validée.

Si l’on recycle couramment les batteries d’accumulateurs au plomb, peu d’installations ou de méthodes permettent de recycler les piles à ions lithium, car il faut ramener celles-ci à leurs éléments constitutifs pour pouvoir les éliminer ou les réinsérer sans danger dans la chaîne de fabrication.

La diversité des procédés chimiques employés avec les ions lithium (cathodes LMO/LFP/LMP/NCA/NMC, graphite, oxydation à basse température, anodes Si-C) et la variété des mélanges d’électrolytes employés par les fabricants compliquent la situation davantage.

Abattre les obstacles techniques et commerciaux

On fabrique de plus en plus de véhicules électriques. Par voie de conséquence, le nombre de piles à ions lithium en fin de vie utile qui échouent dans le flux de déchets ne cesse d’augmenter. Selon Navigant Research, la capacité efficace résultant de la réutilisation des batteries des véhicules électriques devrait dépasser 1 GWh par année d’ici 2022 et atteindre 11 GWh par année en 2035note en bas de page 2.

Le CNRC coopère avec des intervenants des chaînes de valeur des applications stationnaires et des véhicules pour abattre les obstacles techniques et commerciaux nuisant à une réutilisation, à un reconditionnement et à un recyclage efficaces des batteries.

Plus précisément, le CNRC et ses partenaires élaborent des projets visant ce qui suit :

  • Réutilisation – Études de faisabilité techno-économiques en vue d’identifier les applications potentielles, leurs avantages et les modèles d’affaires pertinents; participation aux activités des organisations de normalisation afin que les codes et les normes conviennent à la gestion des risques lors de la réutilisation.
  • Remise en état – Perfectionnement des procédés, essais en laboratoire et démonstrations pratiques afin de valider la performance, la durabilité et la sécurité des modules remis en état.
  • Recyclage – Amélioration des procédés et des matériaux, élaboration plus rapide de normes pour les essais et d’outils diagnostiques qui serviront à évaluer l’état des batteries et leur capacité en vue de garantir la sécurité, l’efficacité et le rendement des matériaux recyclés que la chaîne d’approvisionnement des matériaux pour batteries pourra utiliser.

Ces initiatives s’appuient sur les travaux antérieurs réalisés par le CNRC avec Transports Canada, Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC) ainsi que des fournisseurs de batteries et de matériaux. On en trouvera un résumé dans les publications archivées par le CNRC.

Comment participer

Vous aimeriez participer à l’aventure? Parcourez la liste des projets en cours et prenez contact avec nous pour savoir comment passer à la réutilisation, au reconditionnement et au recyclage des batteries.

Venez aussi nous rencontrer au premier colloque canadien sur le stockage de l’énergie, “insert title and link”, coparrainé par le CNRC, Energy Storage Ontario et l’Energy Storage Association. Y convergeront des membres de tous les maillons de la chaîne du stockage de l’énergie.

Jouez un rôle dynamique dans l’identification des possibilités actuelles et des besoins futurs du secteur. Ne ratez pas cette excellente occasion d’établir comment votre organisation pourrait concourir à l’avenir du stockage de l’énergie au Canada. Pour en savoir plus, communiquez avec,

Personne-ressource : Suzanne Morrison, chef des relations avec les clients

Retour à la référence de la note de bas 1 referrer Leila Ahmadi, Arthur Yip, Michael Fowler, Steven B. Yong et Roydon A. Fraser, « Environmental feasibility of re-use of electric vehicle batteries », Sustainable Energy Technologies and Assessments 6 (2014) 64-74.

Retour à la référence de la note de bas 2 referrer Sam Jaffe et Kerry-Ann Adamson, « Second-Life Batteries: From PEVs to Stationary Applications », Navigant Research T1 2014.

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