Technologies des batteries lithium-ion
Enjeux dans le recyclage des batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion sont omniprésentes dans notre quotidien depuis leur mise sur le marché en 1991. Elles ont permis d’assurer la mobilité de nombreux équipements électroniques, et elles sont aujourd’hui au cœur des transitions écologique, énergétique et numérique puisqu’elles sont identifiées comme l’un des éléments clés pour le développement du stockage électrochimique des énergies produites de façon intermittentes (éoliennes, panneaux solaires, etc.) et pour assurer l’autonomie des véhicules électriques. Ces batteries sont également présentes dans les téléphones portables, les ordinateurs portables et les tablettes, mais aussi dans les outils portatifs ou encore, plus récemment, dans les vélos électriques ou les trottinettes électriques. Ces dernières sont directement liées à la mobilité urbaine, et révolutionnent les modes de déplacements, en les rendant plus verts et respectueux de l’environnement ainsi qu’en limitant les émissions de gaz à effet de serre.

À titre d’exemple, 514 000 batteries de vélos électriques, 640 000 batteries de trottinettes électriques et 83 000 batteries de skateboards électriques ont été vendues sur le marché français en 2020. Cela représente 1 750 tonnes de batteries qui viendront sur le marché du recyclage dans quelques années. De même, la demande annuelle de batteries lithium-ion pour les véhicules électriques devrait passer de moins de 200 GWh en 2020 (l’équivalent de 2,8 millions de batteries lithium-ion équipant une Tesla Model S) à plus de 7 000 GWh (l’équivalent de 100 millions de batteries lithium-ion équipant une Tesla Model S) d’ici 2030. La demande devrait donc être multipliée par 35 en seulement 10 ans. Là encore, on s’attend à un nombre spectaculaire de batteries lithium-ion usagées utilisées dans les véhicules électriques à recycler dans les quinze années à venir en plus des batteries défectueuses et des résidus de production des Giga-factories.

Au-delà de l’aspect règlementaire édicté par l’Union européenne, qui impose le recyclage par ses directives, il y a trois enjeux. D’abord, un enjeu environnemental : les déchets sont potentiellement dangereux pour l’environnement s’ils ne sont pas bien gérés, et l’utilisation de matières issues du recyclage à la place de ressources issues des mines permet de réduire l’impact environnemental. Ensuite, un enjeu sécuritaire : les batteries sont des objets dangereux qui peuvent conduire à des feux dans les déchèteries. Enfin, un enjeu stratégique : les batteries contiennent des métaux critiques et stratégiques, dont le recyclage peut contribuer à leur approvisionnement sur notre territoire. Par exemple, il y a de l’ordre de 14 kg d’équivalent carbonate de lithium dans une batterie de 24 kWh permettant à un véhicule électrique d’avoir une autonomie de 160 km.

À ce jour, en France, seules deux sociétés sont capables de recycler ces types de batteries : EURODIEUZE, située en Moselle, et la SNAM, Société Nouvelle d’Affinage de Métaux, située dans l’Aveyron. Dans ce contexte, des consortiums se créent, qui rassemblent : des recycleurs ; des industries de la métallurgie extractive ; des industries impliquées dans la production de batteries et de matériaux pour les batteries ; des « end-users » comme les producteurs de véhicules électriques. La création de ces consortiums structure la chaîne de valeur des batteries lithium-ion et contribue à la mise en place d’une filière de recyclage efficace et ayant le moins d’impact environnemental possible. Les opérations hydrométallurgiques sont au cœur des procédés de recyclage des batteries lithium-ion. Cet article a pour ambition de présenter les enjeux technologiques actuels du recyclage des batteries lithium-ion dans un contexte géopolitique complexe, et les récentes avancées dans le domaine, après une brève présentation de la technologie lithium-ion.