Les batteries de véhicules électriques sont des accumulateurs qui transforment l’énergie chimique en énergie électrique. Elles sont composées d’unités élémentaires appelées cellules, qui comprennent une cathode, une anode, un séparateur et un électrolyte. Lors des phases de décharge, l’énergie chimique est convertie en énergie électrique, tandis que lors des phases de charge, c’est l’énergie électrique qui est transformée en énergie chimique. Ces cellules sont assemblées pour atteindre la tension, la puissance, l’énergie et la durée de vie spécifiées.
Un peu d’histoire
C’est en 1860 que Gaston Planté, un scientifique français, a construit la première batterie rechargeable, également appelée accumulateur. Il a utilisé deux feuilles de plomb séparées par une bande de caoutchouc, immergées dans une solution acide. Ce dispositif permettait de stocker de l’électricité lorsqu’il était parcouru par un courant électrique continu, et de la restituer plus tard lorsqu’un appareil était connecté à l’accumulateur. Depuis cette époque, de nombreux perfectionnements ont été apportés, mais le principe de base reste le même.
Notions d’électrochimie et d’électronique
Les batteries de véhicules électriques sont des générateurs électrochimiques. Elles produisent de l’électricité à partir de réactions chimiques, et sont étudiées dans une discipline scientifique appelée électrochimie. Cette discipline explore les relations entre la chimie et l’électricité, en décrivant les réactions et les phénomènes qui se produisent à l’interface de deux systèmes conducteurs, à l’échelle des atomes. Les échanges d’énergie, à la fois électroniques et ioniques, se produisent lors du transfert de charge des électrons, et engendrent ainsi de l’électricité.
Les premières batteries ont été développées en étudiant les réactions du couple électrochimique plomb/acide. Cependant, ces batteries sont peu performantes pour propulser des véhicules électriques en raison de leur poids élevé, de leur lente charge et de leur résistance aux décharges profondes. Depuis les années 1950, différentes technologies de batteries ont été développées pour répondre aux besoins de puissance et d’énergie des véhicules électriques. Parmi ces technologies, on retrouve les batteries au nickel-cadmium, au nickel-métal hydrure, au lithium-ion, et bien d’autres.
Éléments de comparaison entre les différents types de batteries
Pour mesurer les progrès accomplis en matière de batteries, plusieurs éléments techniques peuvent être pris en compte. La densité d’énergie, qui détermine la quantité d’énergie électrique qu’une batterie peut stocker dans un volume ou par unité de poids, est l’un de ces éléments. La durée de vie des batteries est également un critère essentiel, mesuré en nombre de cycles de charge et décharge. Enfin, la rapidité de charge est de plus en plus importante pour les applications de mobilité.
Quel cadre réglementaire pour le recyclage des batteries ?
Les batteries de véhicules électriques doivent être recyclées conformément à la réglementation européenne et française. Les véhicules hors d’usage doivent être réutilisés et valorisés à hauteur de 95% de leur poids moyen, avec un taux de recyclage atteignant 85%. De plus, une directive européenne exige le démontage et la collecte séparée des batteries usagées, et impose aux metteurs sur le marché la responsabilité du recyclage.
Une amélioration de la valeur économique et écologique des batteries
Différentes technologies de recyclage des batteries sont maîtrisées, notamment pour les batteries au plomb, au nickel-cadmium et au nickel-métal hydrure, qui sont rentables. En ce qui concerne les batteries au lithium-ion, encore récentes sur le marché, des projets de recyclage sont en cours pour en exploiter toute la valeur économique et écologique. Le recyclage permet non seulement de réduire les émissions de CO2 liées à l’extraction des matières premières, mais aussi de minimiser la génération de déchets.
Qui est responsable de la fin de vie des batteries ?
Selon la directive européenne Batteries, le producteur des batteries est responsable de leur recyclage en fin de vie. Différentes organisations, mandatées par les gouvernements locaux ou créées par des professionnels, se chargent de la collecte et du recyclage des batteries. Certains fabricants ont même développé leur propre réseau de recyclage pour assurer une gestion responsable des batteries usagées.
