Ce que signifie la nouvelle réglementation européenne sur les batteries pour Cell-To-Pack/Body26/7/2023
La durabilité, la conception et la récupération des batteries des véhicules électriques (VE) sont sur le point d’être révisées grâce à l’approbation de la nouvelle réglementation européenne régissant le marché des batteries.
En juin 2023, le Parlement a approuvé de nouvelles réglementations qui définissent les exigences en matière de batteries, notamment un « passeport de batterie » et la récupération de certains matériaux. Ces dernières années, le marché des véhicules électriques a évolué vers une plus grande intégration des systèmes, avec des technologies telles que les conceptions cellule-corps et cellule-châssis qui peuvent être plus difficiles à démonter et/ou à retirer des véhicules. Cela changera-t-il avec l’adoption de ces nouvelles réglementations ? La nouvelle réglementation européenne couvre l’ensemble du cycle de vie d’une batterie, des matériaux extraits jusqu’à leur recyclage en fin de vie. Pour réduire l’impact de la fabrication initiale, il existe des exigences pour davantage de contenu recyclé dans les batteries, mais également des objectifs de quantité de lithium (50 % d’ici 2027, 80 % d’ici 2031) et de cobalt, de cuivre, de plomb et de nickel (90 % d’ici 2027 et 95 % d’ici 2031) doivent être récupérés à partir des piles usagées. L’étude du marché du recyclage des batteries Li-ion d’IDTechEx a révélé que 23,8 millions de tonnes de batteries Li-ion seront recyclées en 2043. Rendre la batterie facile à retirer du véhicule et à démonter en pièces détachées pourrait aider les recycleurs à long terme. Les batteries cellule-à-pack sont conçues de telle sorte qu’un pack batterie n’est plus segmenté en plusieurs modules. Au lieu de cela, toutes les cellules sont empilées directement ensemble pour réduire les matériaux et le poids inutiles, améliorer la densité énergétique, simplifier la fabrication et réduire les coûts. Selon les recherches d’IDTechEx, la batterie cellule-à-pack moyenne présente une augmentation de 20 % de son rapport gravimétrique cellule-à-pack (combien de poids du pack est absorbé par les cellules). Cellule à carrosserie ou cellule à châssis va encore plus loin, faisant de la batterie un composant structurel de la structure du véhicule, ce qui conduit à nouveau à une plus grande intégration et à une réduction du poids total du véhicule. Le marché évolue dans cette direction, avec des fabricants comme BY déployant déjà des systèmes cellule-à-pack en grand nombre et des conceptions cellule-châssis devenant de plus en plus courantes chez Tesla avec son pack 4680.
Les batteries cellule à pack réduisent considérablement les matériaux d’emballage autour des cellules. Source : IDTechEx
Au départ, on pourrait s’attendre à ce qu’une conception cellule à pack soit plus facile à démonter au niveau de la cellule, étant donné qu’il y a moins de pièces dans le pack. Cependant, les conceptions cell-to-pack utilisent généralement beaucoup plus d’adhésifs structuraux ou de mousses d’encapsulation qui peuvent souvent rendre le démontage d’un pack très difficile, et l’approche standard en cas de panne consisterait à remplacer entièrement le pack de batteries. Si les adhésifs ou les encapsulants utilisés peuvent être dissous avec un solvant sans trop endommager les cellules, cela pourrait rendre le recyclage beaucoup plus simple et constituer un point de différenciation viable pour les fournisseurs de matériaux. Avec la cellule sur châssis, le retrait du pack du véhicule peut devenir une tâche plus ardue, rendant le travail du recycleur beaucoup plus difficile. Point critique pour les concepteurs de batteries, les réglementations de l’UE ne précisent rien sur la structure interne de la batterie (structure du module, séparateurs de cellules, adhésifs, etc.). Une méthode de recyclage consiste à écraser/broyer la batterie. Celle-ci est ensuite tamisée pour séparer les particules plus grosses des plus petites, ces dernières contenant les précieux matériaux d’électrode. La masse noire est ensuite traitée par hydrométallurgie pour récupérer le lithium, le cobalt, le nickel, etc., sous forme de sels métalliques de qualité batterie. Idéalement, ce processus commencerait uniquement avec les cellules afin que la masse noire résultante ait un pourcentage plus élevé de métaux critiques. Certains ont placé des modules entiers dans le broyeur ; On pourrait aussi traiter un pack entier, auquel cas, la conception de la batterie signifie peu en fin de vie, et le concepteur pourrait profiter des avantages à court terme d’une batterie moins coûteuse et plus facile à fabriquer. Cependant, cela rendra les étapes ultérieures de l’extraction plus difficiles. En plus du recyclage, il existe également la possibilité d’utiliser les batteries EV dans des applications de seconde vie, par exemple, comme stockage d’énergie stationnaire. Le rapport d’IDTechEx sur les batteries EV de seconde vie a constaté que son marché atteindrait 7 milliards de dollars américains d’ici 2033. Cela élimine la nécessité à court terme de recycler une batterie, et la plupart des utilisateurs de la batterie de seconde vie optent actuellement pour intégrer les batteries au niveau du pack pour éviter le démontage complexe et opportun des procédures au niveau de la cellule. Il y aura toujours l'obligation de retirer le pack du véhicule. Si le pack fait partie intégrante de la structure du véhicule, cela augmentera les temps de démontage, ce qui pourrait rendre la réaffectation de la seconde vie plus coûteuse. Cependant, si un remanufactureur devait hypothétiquement démonter des cellules pour utiliser les cellules les plus performantes dans sa batterie de seconde vie, une conception cellule à pack (qui n’est pas cellule à châssis) pourrait réduire les temps de démontage et réduire les coûts de reconditionnement, En résumé, il est peu probable que les conceptions cell-to-pack disparaissent. Au contraire, la tendance à une plus grande intégration des véhicules se poursuivra probablement, grâce à la réduction des coûts de fabrication et à la densité énergétique plus élevée. Les packs de batteries EV durent généralement plus longtemps que prévu initialement, mais à l’avenir, une fois que les packs EV commenceront à arriver en fin de vie, la difficulté et l’effort de recycler de grandes quantités de packs de batteries hautement intégrés pourraient devenir apparents, et les concepteurs pourraient devoir considérer cela plus attentivement, d’autant plus que la récupération des matériaux critiques devient de plus en plus stricte. IDTechEx a étudié l’impact de cellule à pack/cellule à châssis sur divers matériaux utilisés dans la batterie, y compris les matériaux de protection contre les incendies et les matériaux d’interface thermique. Rapport d’IDTechEx: Matériaux pour cellules et packs de batteries de véhicules électriques entre 2023-2033, couvre les conceptions cellule-à-pack et cellule-à-corps déployées et annoncées, ainsi que leur impact sur l’intensité de divers matériaux et composants, y compris l’acier, l’aluminium, le cuivre, les composites, les matériaux d’interface thermique, les matériaux de protection contre l’incendie, l’isolation électrique, les plaques froides et les tuyaux de refroidissement. Le rapport approfondit également les matériaux utilisés avec les cellules, tels que le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse, l’électrolyte, le fer, le phosphore, les liants, les boîtiers, le noir de carbone, le silicium, Ces matériaux sont discutés avec les prévisions de 2023-2033. IDTechEx propose des décisions commerciales stratégiques grâce à ses produits de recherche, d’abonnement et de conseil, vous aidant à tirer profit des technologies émergentes. Pour plus d’informations, contactez [email protected] ou visitez www.IDTechEx.com. Note : lors des dernières représentations auprès du gouvernement provincial concernant la règlementation du recyclage des batteries pour VÉ, l’AVÉQ demandait au gouvernement d’attendre cette législation de l’Union Européenne qui propose un « passeport batterie » pour mieux identifier et recycler les pack de cellules, au lieu d'inventer des règlements qui seraient désuets dans quelques années. Nos recommandations ont été suivies, alors que présentement il est uniquement « fortement suggéré " aux manufacturiers de gérer le recyclage des batteries de leurs véhicules sans les contraindre avec une règlementation. Le tout sera mis à jour dans les prochaines années afin de mieux s’aligner avec le passeport-batterie européen, ou une règle nord-américaine qui s’en inspire. Docteur James Edmondson IDTechEx
Contribution: André H. Martel
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