Une seconde vie pour les batteries lithium-ion
Les batteries lithium-ion sont composées de nombreuses cellules de batterie individuelles connectées en série. Si une cellule ou l'électronique ne fonctionne plus, l'accumulateur n'est plus en état de marche. D'autres cellules peuvent toutefois être encore suffisamment en forme pour constituer une mémoire de "seconde vie".
Source : CSEM
En un coup d'œil
Année après année, la part des véhicules électriques dans les nouvelles immatriculations augmente en Suisse. En 2021, une voiture sur dix vendue était déjà un véhicule purement électrique à batterie, auquel s'ajoutent les hybrides plug-in. Selon les indications des constructeurs, les batteries utilisées dans ces véhicules ont une espérance de vie d'au moins huit ans, ce qui correspond à un kilométrage d'environ 160 000 kilomètres. Après cette période, la capacité de la batterie peut descendre en dessous de 80 pour cent de la capacité initiale, de sorte qu'elle ne suffit plus à propulser un véhicule. Toutefois, ces capacités sont tout à fait suffisantes pour d'autres applications, par exemple comme stockage domestique pour les installations solaires. Il est également possible qu'en cas de batterie défectueuse, seules certaines cellules ou l'électronique ne fonctionnent plus. D'autres cellules, en revanche, présentent encore une bonne performance. C'est à partir de ces cellules que l'entreprise suisse Libattion fabrique de nouveaux accumulateurs. Techniquement, ces mémoires "seconde vie" fonctionnent bien. Mais sont-elles également rentables?
L'un des obstacles à la réutilisation à grande échelle de cellules de batteries individuelles est leur contrôle. Pour déterminer avec précision l'état de santé (State of health, SoH) d'une cellule de batterie, il faut un cycle complet de charge et de décharge qui dure entre trois et cinq heures - ce qui est bien trop coûteux pour fabriquer des accumulateurs "seconde vie" compétitifs. Le Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique (CSEM) a donc étudié, en collaboration avec Libattion, les méthodes de mesure alternatives permettant d'estimer de manière fiable l'état des cellules de batterie dans un délai utile. Les chercheurs ont testé les cellules avec différentes méthodes selon trois indicateurs basés sur la résistance, l'efficacité et l'impédance électrochimique. Ils ont ensuite comparé ces indicateurs avec la valeur SoH et ont examiné la corrélation entre les valeurs. Enfin, ils ont validé les résultats en effectuant des mesures sur un plus grand nombre de cellules basées sur quatre technologies lithium-ion différentes.
Tous les indicateurs choisis ont montré une bonne corrélation avec l'état de vieillissement des cellules. L'erreur d'estimation se situait dans une fourchette de 2 à 2,5 pour cent. Une méthode a obtenu des résultats légèrement moins bons, mais a montré des écarts moins importants sur différents types de batteries. Pour tous les indicateurs, la durée de mesure est réduite d'au moins 70% par rapport à un cycle de charge-décharge de 5 heures. Ainsi, les cellules adaptées à une application "seconde vie" peuvent être trouvées beaucoup plus rapidement.
Aucune "meilleure" méthode ne s'est dégagée. Selon les exigences - précision de la mesure, robustesse de l'analyse pour différents types de batteries, durée de l'analyse ou simplicité du traitement mécanique - différentes méthodes de mesure sont appropriées.
Produits issus du projet
Contact et équipe
Direction du projet Claudio Brivio CSEM SA Rue Jaquet-Droz 1 2002 Neuchâtel claudio.brivio@csem.ch
Partenaires du projet
Libattion Sàrl
Sägereistrasse 24
8152 Glattbrugg
