L'électrification de nos consommations génère le développement rapide du marché de la batterie au plan mondial. Dans ce contexte, permettre une seconde-vie aux batteries représente une opportunité stratégique pour réduire la consommation de matières et leur impact environnemental, tout simplement en prolongeant leur durée d'utilisation avant recyclage.
En effet, une fois leur usage initial terminé — souvent pour la mobilité électrique — les batteries conservent une capacité résiduelle suffisante pour des applications stationnaires, moins gourmandes en puissance, comme le stockage d'énergie renouvelable pour le réseau électrique ou l'alimentation de bâtiments.
Le défi pour nos chercheurs est de comprendre comment caractériser l'état de santé de ces batteries en fin de première vie, à optimiser leur réaffectation selon leurs performances résiduelles, et à développer des protocoles de diagnostic, de reconditionnement et d'intégration sécurisée. Ces travaux doivent permettre, à terme, non seulement de valoriser les ressources existantes, mais aussi de construire des modèles économiques circulaires et durables.
Dans ses laboratoires à l'INES, le CEA a obtenu plusieurs résultats remarquables qui faciliteront l'utilisation des batteries dans une nouvelle vie.
Un diagnostic d'état de santé rapide, précis et indépendant de l'historique d'usage avec des approches innovantes
Dans le cadre d'un partenariat avec un industriel, nous avons développé des méthodes de diagnostic rapide de l'état de santé des batteries en fin de première vie. Elles présentent une durée de test de moins d'une heure la plupart du temps, une excellente précision caractérisée par un taux d'erreur moyen inférieur à 0.5%, et ont été validées en utilisant des gisements de première vie différents.
Des études pour connaitre leur potentielle durabilité après une première vie dans le véhicule et leur impact environnemental
Partenaire des projets européens Circusol et Battereverse, nous étudions les batteries retirées de véhicules. Objectif là encore, faire un solide diagnostic et un pronostic de la durée de vie restante.
Une méthode innovante pour générer un « passeport batterie » qui les accompagnera pendant leur voyage dans leurs diverses applications
Une méthode pour générer un passeport numérique, un outil de traçabilité des modes d'utilisation et des événements marquants d'une cellule d'une batterie Lithium-Ion, a aussi été breveté dans le cadre de nos travaux au sein de l'ITE INES.2S.
Enfin, si la première-vie de la batterie n'est pas connue, nous avons développé un index de sévérité basé sur une nouvelle approche qui utilise un test ponctuel sur des batteries usagées.
Ces avancées, obtenues dans le cadre de nos activités au sein de l'ITE INES.2S, via des collaborations avec des partenaires industriels associés et des projets à financement européen, font l'objet de divers brevets et projets de valorisation industrielle.
Zone de test et caractérisation des batteries - Laboratoires du CEA à l'INES.
Crédit : Dominique Guillaudin / CEA