26 mai 2023
La décision du Parlement européen sur la fin des véhicules à combustion à partir de 2035 l’a scellé : L’avenir de l’industrie automobile réside dans l’électromobilité. Cependant, comme un système de batterie n’a qu’une durée de vie moyenne d’environ dix ans, la montagne de batteries usagées ne cesse de croître et avec elle le problème de l’élimination et du recyclage des composants électriques.
La disponibilité et le coût des matières premières nécessaires aux batteries et aux moteurs électriques sont un facteur décisif pour rester compétitif. Il est donc d’autant plus important de ne pas simplement broyer les batteries usagées qui contiennent encore des matières premières précieuses, comme c’est le cas jusqu’à présent. La condition de base pour pouvoir réutiliser des composants de batterie est toutefois que les éléments d’une batterie puissent être démontés de manière purement sélective.
C’est précisément sur ce point que douze partenaires de recherche ont travaillé depuis fin 2019. Le projet “DeMoBat” (démontage de batteries et de moteurs électriques), coordonné par le Fraunhofer IPA, se consacre au développement de nouveaux concepts et technologies afin de pouvoir manipuler et traiter les composants électriques de manière à produire le moins de déchets possible et à perdre le moins de matières premières utilisées.
Conception de batteries adaptées au démontage
Un aspect important pour le démontage industriel est une conception appropriée des batteries afin qu’elles puissent être réparées ou démontées manuellement ou par robot. L’une des difficultés réside dans les nombreux modèles de batteries des différentes marques et modèles de voitures, dont la conception n’est pas encore favorable au recyclage ou aux stratégies alternatives d’économie circulaire. L’un des résultats du projet est une recommandation d’action pour une conception favorable au recyclage. La batterie adaptée au démontage a en outre été prototypée et étudiée à grande échelle.
Capacité et manipulation des batteries
Au début, les batteries doivent être testées pour déterminer la capacité encore disponible et les signes de vieillissement. Les analyses de température peuvent également être prises en compte. Viennent ensuite les tests de manipulation, c’est-à-dire la manière dont les batteries s’ouvrent et dont les composants peuvent être retirés. Un démonstrateur robotisé a été créé à cet effet dans le cadre de “DeMoBat”. En outre, les outils nécessaires ont été développés, qui peuvent par exemple saisir des objets et desserrer des vis ou des connexions. Cela nécessite également un traitement d’image performant, capable de détecter un grand nombre de vis, de câbles, etc.
Dans le cadre du projet, 25 technologies ont été conçues et testées, dont 8 ont été entièrement construites en tant qu’outils robotiques de démonstration et d’essai et pourraient être utilisées pour une exploitation industrielle permanente. En outre, un système de démontage flexible a été développé, capable de reproduire un démontage non destructif jusqu’au niveau des cellules. Un élément important du système de démontage flexible est le concept de sécurité, dans lequel la température est utilisée comme indicateur possible d’une réaction en chaîne si une batterie prend feu.
Réutilisation de matières premières chimiques grâce au jet d’eau à haute pression
Les partenaires ont également cherché à établir un cycle de création de valeur efficace, en commençant par la séparation mécanique et le recyclage des composants contenus dans le pack de batteries. Le recyclage à base d’eau utilisé est une nouvelle forme de récupération directe de la masse noire. Outre l’ouverture et la séparation partiellement automatisées des composants des cellules, un jet d’eau à haute pression est utilisé pour décoller le revêtement des électrodes des films de support. Il est ainsi possible d’obtenir des recyclats à faible empreinte carbone, ce qui réduit considérablement les émissions de gaz à effet de serre liées à la production en cas de forte incorporation.