Fabrication et recyclage des batteries

La fabrication d’une batterie 

Les batteries de voitures électriques sont un assemblage de cellules en modules. Ceux-ci sont ensuite reliés les uns aux autres et supervisés par un circuit électronique pour être enfin intégrés à la voiture. 

Le nombre de véhicules électriques sur nos routes ne cesse de croître. En France, selon les estimations, on pourrait dépasser les 8 millions de véhicules électrifiés en circulation d’ici 2030¹. Une tendance qui entrainera sur le long terme une hausse de la demande en ressources minérales nécessaires à la fabrication des batteries. 

Les batteries lithium-ion 

La majorité des voitures électriques en circulation sont équipées de batteries lithium-ion. Derrière ce nom se cache en réalité plusieurs technologies associant diverses ressources minérales. 

On retrouve dans les batteries lithium-ion des ressources minérales comme le lithium, l’aluminium, le nickel, le manganèse ou le cobalt. Les technologies les plus répandues sont les NMC, pour Nickel-Manganèse-Cobalt, et les NCA, pour Nickel-Cobalt-Aluminium. Tous les matériaux n’ont pas la même criticité d’approvisionnement, le cobalt concentrant les problématiques les plus sévères en termes de disponibilité et de coût. 

Pour prévenir les risques de difficultés d’approvisionnement et réduire les coûts de production, les constructeurs de batterie se sont déjà engagés à réduire la quantité de matériaux utilisés dans chaque batterie. Ainsi, la teneur en cobalt des batteries est par exemple passé de 30% à 10% dans les dernières générations de batteries NMC². Par ailleurs, le recyclage permettra de réutiliser de nombreuses fois ces matériaux pour fabriquer de nouvelles batteries.  

Bon à savoir : Si l’approvisionnement de certains matériaux utilisés pour la fabrication de batteries peut-être en tension, principalement pour le cobalt, aucun d’entre eux ne fait partie des « terres rares » qui désignent 17 matières précises de la classification périodique des éléments notamment utilisées depuis 1960 pour la fabrication de nombreux produits comme les ampoules LED ou les aspirateurs. 

Les batteries Lithium Fer Phosphate 

Certains constructeurs se tournent vers des batteries constituées de lithium, de fer et de phosphate, dites « LFP », et n’utilisant aucun cobalt pour leur fabrication.  

Parmi les avantages de cette technologie, on peut citer un coût moins élevé et une durée de vie de la batterie allongée. Toutefois les batteries LFP présentent une densité énergétique légèrement moins élevée que leurs équivalents lithium-ion. Autrement dit, à taille équivalente, une batterie LFP accordera une plus faible autonomie qu’une batterie NMC. 

En 2022, la part de marché mondiales des voitures électriques équipées de batteries LFP était de 27%³ contre 70% pour les batteries lithium-ion. Cette croissance est principalement portée par les constructeurs automobiles chinois.

Durée de vie des batteries et recyclage 

Une batterie est considérée comme viable pour la mobilité jusqu’à ce qu’elle ne puisse plus délivrer plus que 80% de l’énergie pour laquelle elle a été initialement conçue. On considère qu’il faut entre 200 000 et 500 000 km pour qu’une batterie atteigne cet état. Pour un véhicule parcourant 20 000 km par an, cela correspond à entre 10 et 25 ans d’utilisation et va au-delà de la distance moyenne parcourue par un véhicule sur l’ensemble de sa durée de vie évaluée à environ 200 000 km. 

C’est pourquoi la plupart des constructeurs garantissent maintenant leur batterie pour une durée de 8 ans et entre 150 000 et 250 000 km. 

La norme Euro 7 prévoit des exigences minimales de performance pour la durabilité des batteries des véhicule électriques et hybrides :  

• performance à 80% de la capacité jusqu'à 5 ans ou 100 000 km 
• 72% jusqu'à huit ans ou 160 000 km 

Contrairement aux croyances, les batteries ne terminent pas à la casse ou dans la nature. Elles sont collectées pour être reconditionnées pour servir de moyen de stockage d’électricité, c’est ce qu’on appelle la seconde vie de la batterie quand celle-ci tombe sous la barre des 80% de capacité. Ensuite, elle sont recyclées afin de réutiliser des matières premières dans de nouvelles batteries. 

En Europe, la loi impose depuis 2010 aux entreprises de recycler 50% minimum du poids d’une batterie de véhicule électrique⁶. Un nouveau règlement européen datant de 2023 impose d’augmenter cette part à 65% à partir de 2025 et à 70% à partir de 2030. La filière automobile a déjà atteint des taux de recyclage des matières premières allant jusqu’à 95%⁷.