Les batteries de voiture au lithium sont mises au rebut et recyclées avec une capacité résiduelle de 80 %. Ce n’est fondamentalement pas une mauvaise solution étant donné qu’environ 95 pour cent du matériau est recyclable. Cependant, il serait plus durable de donner une seconde vie aux batteries. Mais comme on ne sait généralement pas à quelles influences la batterie a été exposée au cours de sa vie dans le véhicule, cela n’est pas fait pour des raisons de sécurité. Dans le meilleur des cas, cependant, la batterie pourrait continuer à être utilisée sans changement pendant de nombreuses années. Les applications possibles incluent les voitures électriques à courte portée, les chariots de manutention, les machines-outils et les systèmes de stockage fixes. Ce n’est que lorsque la capacité a diminué au point où l’exploitation ne serait plus rentable que le moment est venu de recycler.
Fuite thermique
Un argument contre la réutilisation des batteries au lithium pour les voitures est la possibilité d’emballement thermique. Il s’agit d’un processus de chauffage qui prend sa propre vie. Il est déclenché par une surcharge, qui peut être électrique, mécanique ou thermique. Dans le pire des cas, cela peut entraîner un incendie et la fuite de gaz nocifs.
Les impacts mécaniques sous forme de crash sont particulièrement redoutés. Nous avons tous vu dans les médias des batteries de voiture au lithium qui prennent feu après un accident.
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À l’Institut pour la sécurité des véhicules de l’Université de technologie de Graz en Autriche, un centre de test de batterie est exploité dans lequel des scénarios de collision peuvent être simulés et testés. Même les collisions avec des charges d’accélération élevées sont possibles ici. C’est le premier centre de test de batteries au monde et, à certains égards, le seul de ce type. « La sécurité des véhicules s’est développée rapidement au cours des vingt dernières années. De nombreux composants du véhicule peuvent être simulés sur ordinateur », explique le professeur Christian Ellersdorfer de l’Institut pour la sécurité des véhicules de l’Université de technologie de Graz. « Mais les batteries de voiture au lithium sont encore si nouvelles qu’on ne sait même pas encore quelles méthodes sont nécessaires – et c’est une grande partie de notre travail. »
État de sécurité des batteries de voiture au lithium
L’équipe développe des modèles de simulation de cellules de batterie, de modules de batterie et de packs de batteries entiers pour cartographier virtuellement l’évolution de l’état de sécurité des batteries au cours de leur cycle de vie. Le projet SafeLIB actuel vise à identifier les variables d’influence qui permettent de décrire la sécurité d’une batterie. Voici Ellersdorfer dans une interview avec IO :
Combien de temps durent les batteries de voiture au lithium ?
Des recherches et des tests ont montré que les batteries au lithium durent au moins aussi longtemps qu’une voiture électrique normale, qui est d’environ 200 000 kilomètres. Cependant, la durée de vie dépend toujours des conditions générales. Jusqu’à un état de santé de 80 % de la capacité résiduelle, une utilisation raisonnable dans un véhicule électrique est possible. Cette limite résulte uniquement de la courte autonomie des voitures électriques – pas parce que la batterie est cassée. Avec une méthode pour décrire son état de sécurité, il pourrait également être utilisé encore plus longtemps.
Dans le précédent projet SafeBattery, vous avez déjà établi que la durée de vie dépend de la façon dont la batterie au lithium est manipulée, n’est-ce pas ?
Absolument. Par exemple, la température a une influence sur le comportement au vieillissement. Si vous chargez et déchargez des batteries de voiture au lithium dans des conditions de chaleur ou de froid extrêmes, cela a un effet négatif sur la durée de vie. De même, le style de conduite peut avoir un effet négatif, par exemple si vous conduisez constamment à plein régime.
Après un crash, la batterie est remplacée, non pas parce qu’elle est définitivement cassée, mais parce que vous ne pouvez pas évaluer son état. S’il y a des dommages, les effets sont encore difficiles à déterminer et à décrire. Il n’y a encore pratiquement pas de valeurs caractéristiques et c’est exactement la raison pour laquelle notre projet de recherche a été initié.
Qu’arrive-t-il actuellement aux batteries de voiture au lithium mises au rebut ?
Si, par exemple, il y a un crash au bout d’un an, alors vous démontez la batterie, la démontez et essayez de récupérer au mieux les matières premières pour les recycler.
S’il n’y a pas d’accident et que la voiture électrique a atteint la fin de sa vie, la batterie est soit recyclée, soit utilisée pour d’autres applications. Les constructeurs automobiles les utilisent souvent dans des systèmes de stockage fixes pour leur donner une seconde vie, mais avec une légère incertitude car vous ne savez généralement pas exactement ce que la batterie a vécu dans le véhicule. C’est exactement la question à laquelle nous voulons répondre afin de pouvoir réutiliser ces batteries de voiture au lithium sur la base de solides connaissances et en toute bonne conscience.
Quel est l’état de sécurité d’une batterie lithium après la vie d’un véhicule s’il n’y a pas eu de collision, de bousculade, etc. ?
Dans le meilleur des cas, vous pouvez supposer un niveau de sécurité de 99 à 100 % après une durée de vie normale du véhicule. Mais il faut aussi tenir compte des possibilités d’utilisation ultérieure. Les constructeurs automobiles ne sont pas des exploitants de réseaux électriques ou de parcs solaires, et dans l’état actuel des choses, ils ne veulent pas l’être. Mais même s’ils remettent la batterie à un tiers, il doit y avoir une garantie que la batterie est sûre. C’est un énorme problème.
Parce que vous êtes dans une zone grise légale ?
Exactement. C’est pourquoi notre projet dispose également d’un Law Lab, où nous travaillons sur des questions juridiques. La batterie au lithium était à l’origine destinée à un véhicule et a un but complètement différent dans sa seconde vie. Cela est-il légalement autorisé et, si oui, quelles conditions-cadres légales doivent être respectées ? Aussi, la question de savoir s’il peut y avoir une garantie dans ces circonstances est ouverte.
En termes de garantie, on ne sait d’abord pas à qui appartient la batterie. Après tout, les voitures peuvent également être louées. Appartient-il alors au fabricant ou au particulier – et comment peut-il être cédé à un tiers ? Si je le transmets en tant que particulier, dois-je garantir son fonctionnement ?
Même avant la garantie, cependant, il y a la loi sur la gestion des déchets. Une fois qu’une batterie a eu sa première vie, elle est en fait un déchet. On ne sait toujours pas comment gérer cela.
Concernant le type d’utilisation, on peut se demander s’il est légalement autorisé d’utiliser une batterie au lithium développée pour un véhicule en seconde vie dans un système de stockage d’énergie. Et si oui, quelle législation s’applique dans ce cas ?
Ce sont les problèmes non résolus que nous capturons au moins une fois dans le projet.
Merci pour l’interview.
Image : Christian Ellersdorfer (à gauche) à l’installation d’écrasement des batteries du Battery Safety Center de Graz (c) © Lunghammer – Université de technologie de Graz, Autriche.
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