Piles et batteries lithium-ion : stockage, cycle de vie et recyclage
Leur composition étant actuellement considérée comme la plus idéale, les piles et batteries lithium-ion joueront un rôle de plus en plus important dans notre avenir. Il est donc temps d'apprendre à les connaître un peu mieux !
Découvrez dans cet article :
- Quelle est la différence entre les piles et batteries lithium et les piles et batteries lithium-ion ?
- Comment stocker les piles et batteries lithium-ion en toute sécurité ?
- Quelle est leur durée de vie ? Et,
- comment sont-elles concrètement recyclées ?
Quelle est la différence entre les piles et batteries lithium et les piles et batteries lithium-ion ?
Tant les piles et batteries lithium que celles lithium-ion fournissent de l'énergie portable pour nos appareils électriques. Mais quelle est la différence entre les deux ?
Le fait qu'une pile ou batterie porte le mot « ion » dans son nom, et que l'autre non, indique une différence dans sa composition chimique complexe, mais, en des termes plus simples pour les utilisateurs : les piles et batteries lithium-ion sont rechargeables et celles au lithium ne le sont pas.
Les piles et batteries lithium sont sur le marché depuis un demi-siècle et sont connues pour leur grande capacité énergétique, favorable à une longue durée de vie. De plus, elles peuvent être conservées longtemps sans être utilisées et sans perdre leur niveau de chargement.
Mais malgré ces avantages, un autre type de pile et batterie était nécessaire. Le principal inconvénient des piles et batteries au lithium traditionnelles est qu’elles ne peuvent être utilisées qu’une seule fois. Lorsqu'elles sont usagées, elles ne peuvent pas être rechargées. C'est pourquoi, en 1991, les piles et batteries lithium-ion ont été créées, avec une composition différente et donc avec un certain nombre de propriétés plus adaptées.
Les piles et batteries lithium-ion sont constituées de cellules secondaires (par opposition aux cellules primaires des piles et batteries lithium). Ce qui signifie qu'elles ne dureront souvent pas aussi longtemps, après une utilisation, mais peuvent être rechargées fréquemment. Les piles et batteries lithium-ion sont donc idéales pour les appareils qui consomment beaucoup d'énergie et doivent donc être rechargées régulièrement, comme les ordinateurs portables, les smartphones et, de plus en plus aujourd'hui, tous les types de véhicules électriques.
Comment stocker les piles et batteries lithium-ion en toute sécurité ?
Les piles et batteries lithium-ion doivent parfois être stockées pendant un certain temps, par exemple lorsqu'elles attendent d'être transportées. Cela implique un certain nombre de mesures de sécurité.
Devez-vous stocker vous-même les piles et batteries lithium-ion ? Voici alors quelques règles de base qui pourraient vous être utiles :
- Stockez les cellules dans un endroit sec, bien ventilé et à la température recommandée. Vous prolongerez ainsi la durée de vie des piles et batteries.
- Assurez-vous que les contacts des piles et des batteries ne peuvent pas provoquer de court-circuit. Couvrez-les avec du ruban adhésif ou avec la protection du fabricant.
- Évitez les fortes vibrations.
- Veillez à ce que les piles et les batteries ne soient pas exposées à des conditions climatiques extrêmes et à des variations de température.
- Ne placez pas d'objets lourds sur les boîtes contenant des piles ou des batteries lithium-ion.
- Stockez les piles et batteries lithium-ion dans des conteneurs prévus à cet effet, tels que ceux repris dans l’ADR.
- Ne stockez pas les cellules à proximité de matériaux inflammables, facilement inflammables ou explosifs.
- Ne stockez pas de grandes quantités de piles et de batteries si ce n’est pas nécessaire.
- Ne mélangez pas les cellules endommagées avec les nouvelles.
- Gardez un extincteur pour piles et batteries lithium-ion à proximité des piles et batteries.
- Demandez aux pompiers des conseils sur la prévention des incendies, afin de minimiser les risques dans votre espace de stockage.
- Assurez-vous que votre permis d'environnement autorise le stockage de piles et batteries et vérifiez cela auprès de votre compagnie d'assurance.
Quelle est la durée de vie des piles et batteries lithium-ion ?
L'une des plus grandes préoccupations des revendeurs et des utilisateurs de piles et batteries lithium-ion est leur durée de vie. Il est difficile de donner un chiffre précis, car la durée de vie dépend de nombreux facteurs, mais les moyennes peuvent nous en donner une idée.
En moyenne, une batterie d'une voiture électrique a une durée de vie d'environ 8 ans. (Lisez aussi : ‘Quelle est la durée de vie de la batterie d’une voiture électrique ?’.) La plupart des fabricants garantissent que la capacité moyenne ne diminuera pas de plus de 20 % au cours de la période de 8 ans, mais ils espèrent une durée de vie moyenne plus longue, de 10 à 12 ans.
Dans de plus petits appareils, comme les smartphones et les ordinateurs portables, les signes d'usure de la batterie apparaissent souvent plus tôt. Les batteries des smartphones peuvent déjà avoir une capacité réduite après un an.
| Voiture électrique | 8 - 12 ans |
| Bus électrique | 10 - 15 ans |
| Vélo électrique | 4 - 6 ans |
| Smartphone | 2 - 4 ans |
| Ordinateur portable | 4 - 6 ans |
Que pouvez-vous faire vous-même pour prolonger la durée de vie des piles et batteries lithium-ion ?
-
Évitez les températures élevées. Une longue exposition à la chaleur réduit la durée de vie de la pile ou de la batterie.
-
Ne chargez jamais complètement la batterie et ne la laissez pas se décharger complètement. Ne dépassez pas 90 % et ne descendez pas en dessous de 20 %. Le chargement complet (100 %) et le déchargement complet (0 %) sollicitent plus la batterie. Heureusement, il existe généralement une capacité tampon préprogrammée dans le chargeur (interne) de la pile ou de la batterie, qui empêche automatiquement une trop forte pression.
-
Évitez les charges rapides fréquentes. Il existe de plus en plus de bornes de recharge rapide pour les voitures électriques. Elles sont pratiques pour ceux qui doivent parcourir de longues distances et recharger en chemin, mais le voltage élevé sollicite d'autant plus la batterie. Parfois, le fabricant recommande de régler le chargeur à 80 % maximum, afin d'utiliser une plus petite partie de la batterie et de la faire durer plus longtemps.
Comment les piles et batteries lithium-ion sont-elles recyclées ?
Si vous travaillez avec des piles ou batteries lithium-ion et que vous êtes soucieux de leur durabilité, il vous sera utile de savoir exactement comment elles sont recyclées et quelles matières premières en sont récupérées. Il est également important de préciser que les piles et batteries lithium-ion sont en fait une grande famille de frères et sœurs, tantes et oncles. Le lithium est le dénominateur commun, mais les autres composants des piles et batteries peuvent différer complètement en quantité et même en type. Par exemple, la plupart des piles et batteries lithium-ion commercialisées aujourd'hui contiennent beaucoup moins de cobalt qu'auparavant, voire pas de cobalt du tout. Pour un recycleur, le contenu exact et la valeur potentielle déterminent également en grande partie le prix qu'il exigera du fournisseur pour les piles et batteries à recycler.
Selon l'entreprise qui recycle les piles et batteries, le processus de recyclage peut légèrement différer, mais en général, on distingue trois étapes principales.
Étape 1 : Démontage de la pile ou de la batterie pour réduire les risques
Après avoir collecté vos grosses piles et batteries lithium-ion, elles passent d'abord par un processus de désassemblage. Une équipe d'experts en haute tension prépare la pile ou la batterie en la décomposant en plusieurs petites parties, telles que des modules ou des cellules. Elles sont ensuite envoyées au recycleur, qui les décompose encore en éléments plus petits : boîtier, cathode, anode, électrolyte, séparateur et liant. Les composants sont désactivés afin de minimiser les risques de réactions lors du processus de recyclage.
À ce stade du « traitement mécanique », le fer, la feuille de cuivre, la feuille d'aluminium, le séparateur et les matériaux de revêtement sont extraits, mais un affinage supplémentaire est nécessaire par pyro- et hydrométallurgie.
Étape 2 : Récupérer les matériaux de valeur
Arrive ensuite le gros du travail à l'étape suivante. Les matériaux de valeur sont extraits des composants de la pile ou de la batterie par divers traitements :
Pyrométallurgie : Le recycleur extrait les métaux de transition de la batterie, tels que le nickel, le cobalt et le cuivre, en liquéfiant les composants de la pile ou de la batterie à une température élevée. Le lithium et l'aluminium restent dans le laitier. D'autres étapes (coûteuses) sont nécessaires pour récupérer le lithium.
Hydrométallurgie : Le recycleur récupère les métaux purs grâce à un processus impliquant des solvants chimiques.
Chaque entreprise de recyclage a son propre processus. Certains utilisent les deux méthodes en combinaison avec le traitement mécanique de la première étape, tandis que d'autres n'en utilisent qu'une seule. L'approche qu'ils choisissent dépend des matériaux qu'ils veulent récupérer et de l'efficacité du recyclage qu'ils veulent atteindre.
Souvent, un recycleur effectue la première étape et les matières résiduelles sont envoyées à d'autres recycleurs pour être traitées et décomposées.
Étape 3 : Purifier les matériaux
Les matériaux issus du traitement pyrométallurgique sont des fractions isolées de fer, d'aluminium ou de cuivre. Mais lorsqu'ils résultent du processus, ils ne sont pas sous leur forme pure à 100 %, ce qui est néanmoins nécessaire pour le recyclage. Une dernière étape est donc nécessaire : la purification. À ce stade, les matériaux sont traités par des fondeurs spécialisés, qui peuvent ramener tous les éléments à leur forme la plus pure.
