Batteries : de la conception au recyclage

BATTERIES :  DE LA CONCEPTION AU RECYCLAGE    
Contexte et enjeux

L’arrivée en force des véhicules électriques induit une explosion du besoin de batteries, qui devrait être multiplié par 10 d’ici 2030.  
Le premier enjeu lié aux batteries concerne les matériaux dont elles sont constituées, des métaux dont certains (lithium, manganèse, cobalt, nickel, cuivre), rares et chers, complexes à extraire et à raffiner, sont critiques et stratégiques, posant des problèmes de souveraineté, d’approvisionnement et de recyclage. 
Le deuxième enjeu concerne les constituants de batteries réalisés à partir de ces métaux et d’autres substances comme les polymères. Il s’agit de produits finis de haute spécialité dont il faut maîtriser formulation et la chaîne de fabrication.
Une série de défis concerne enfin les caractéristiques attendues des batteries qui sont nombreuses : durabilité, efficacité énergétique, autonomie, temps de recharge, fiabilité, sûreté de fonctionnement, maîtrise des coûts, l’élément le plus coûteux d’une batterie étant la cathode, qui représente environ 40 % de sa valeur. 

Dans ce contexte, les équipes d’IFPEN améliorent les procédés de fabrication de matériaux pour les technologies actuelles et émergentes (électrolytes solides, batteries lithium-soufre, etc.). Elles s’appuient sur des équipes spécialisées dans les multiples domaines scientifiques et techniques mis en œuvre et sur des moyens expérimentaux pour caractériser ces batteries, et réaliser différents types de tests (vieillissement, emballement thermique, etc.). Une expertise historique en simulation et modélisation des batteries, associée aux caractérisations, permet de prédire le comportement des batteries et d’aider à les concevoir.
 

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