Les batteries lithium-ion sont essentielles et très populaires en tant que dispositifs de stockage rechargeables pour les appareils électroménagers, les PC, les ordinateurs portables, les tablettes, les téléphones portables, les batteries de stockage des systèmes photovoltaïques ou pour la mobilité électrique respectueuse de l’environnement. La tendance à l’utilisation de ces batteries puissantes se poursuit.
En Allemagne, le nombre d’immatriculations de voitures électriques devrait être très élevé à l’avenir. Le gouvernement fédéral prévoit d’immatriculer 10 millions de véhicules électriques d’ici 2030. De nombreux consommateurs possèdent déjà de nombreux appareils (ménagers) équipés de batteries lithium-ion puissantes et efficaces. Il en résulte des défis particuliers pour les consommateurs et les entreprises de gestion des déchets, ainsi que pour l’élimination correcte en vue d’un recyclage respectueux des ressources.
Batteries au lithium-ion
Dans le commerce, les batteries lithium-ion sont principalement proposées comme accumulateurs NMC à base d’oxyde de lithium, de nickel, de manganèse et de cobalt pour le stockage de l’énergie. Ils se distinguent par leur taille, leur forme et leur composition chimique.
Les batteries au lithium-ion sont particulièrement adaptées aux applications mobiles, car elles sont petites et légères. Selon le type de construction, les valeurs et les exigences pour ces accumulateurs (batteries rechargeables) varient. Ils ont alors différentes caractéristiques telles que le courant de charge, de décharge et la tension de fermeture maximum autorisés, la sensibilité à la température et la tension des cellules. Elles possèdent une densité énergétique élevée en raison du lithium et sont rechargeables.
Avantages des batteries lithium-ion rechargeables
Haute densité énergétique et haute performance
Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique élevée en raison des ions de lithium qu’elles contiennent. Elles disposent d’une puissance très élevée par rapport aux autres batteries. Leur autodécharge est également très faible. Les effets de mémoire connus jusqu’à présent, comme pour les batteries NiMH et NiCd, n’apparaissent pas. Elles sont sûres si elles sont manipulées correctement et utilisées avec précaution. Elles peuvent s’enflammer et provoquer de graves incendies si elles sont mal stockées ou mises au rebut.
Rechargeabilité et la réutilisation
Un autre avantage réside dans le fait qu’elles peuvent être rechargées de manière répétée. Ainsi, les batteries vides ne doivent pas être remplacées et jetées après leur utilisation. Comme elles peuvent être rechargées environ mille fois et bien plus selon la batterie, elles sont respectueuses de l’environnement. Elles économisent les ressources qui seraient nécessaires à la fabrication de batteries normales. Selon un calcul de l’Agence fédérale allemande pour l’environnement, l’utilisation de ces batteries permet d’économiser « environ un demi-kilogramme de dioxyde de carbone lié au climat par heure de service de la batterie ».
Longévité
Les batteries lithium-ion, à base de lithium-phosphate de fer, durent environ cinq fois plus longtemps que les batteries plomb-acide classiques utilisées dans les véhicules. Elles ne nécessitent en outre aucun entretien. Pour une « durée de vie » plus longue, il convient de respecter les dispositions correspondantes.
Pour les voitures électriques, la batterie lithium-ion intégrée est particulièrement efficace, car la recharge est globalement plus rapide que pour une batterie au plomb. C’est la raison pour laquelle les batteries lithium-ion légères et rapidement rechargeables sont utilisées dans les véhicules électriques. De plus, les batteries lithium-ion peuvent atteindre des niveaux de courant suffisamment élevés à court terme, comme pour le démarreur ou l’allumeur du véhicule.
Inconvénients des batteries lithium-ion
Un inconvénient des batteries lithium-ion est leur sensibilité à des températures trop élevées ou trop basses. Ainsi, elles ne supportent pas un fort rayonnement solaire (à partir de 50 degrés Celsius environ) ou des températures froides, surtout en dessous de moins 20 degrés Celsius. En cas d’utilisation, l’appareil fonctionnant sur batterie s’éteint alors automatiquement.
Sensibilité aux températures extrêmes
Un stockage inapproprié réduit la durée de vie de la batterie
Si la batterie lithium-ion n’est pas rechargée pendant une période prolongée, elle peut vieillir et ne plus fonctionner ou se charger complètement. Il est donc conseillé de la recharger au plus tard après six mois d’inutilisation prolongée. En outre, elle est sensible à la surcharge, par exemple, la batterie d’un ordinateur portable est dotée d’un circuit de protection qui empêche la défaillance de l’appareil. La surcharge et la décharge totale peuvent réduire considérablement la durée de vie de la batterie. Pour une utilisation correcte, il est préférable de la charger avec environ 20% de charge restante et de la débrancher à 90%. Pour une durée de vie optimale, la batterie doit être stockée à une température comprise entre 10 et 25 degrés.
Un autre problème est que sa production utilise des ressources de matériaux épuisables comme le cobalt, le lithium, le manganèse, le nickel, le cuivre et d’autres. Pour que le bilan environnemental et énergétique soit positif, ces ressources doivent être recyclées dans une proportion suffisamment importante.
Pertinence du recyclage des batteries lithium-ion
La nécessité de recycler les batteries lithium-ion est d ‘une importance stratégique. Les métaux tels que le nickel, le cobalt, le lithium, le manganèse, le cuivre, le fer, l’aluminium et même l’argent peuvent être récupérés à partir des batteries usagées et réutilisés comme matières premières secondaires. Un fait qui est important dans le cadre des objectifs de l’European Green Deal. Les objectifs politiques de l’European Green Deal de la Commission européenne sont une économie propre et circulaire et le développement d’une chaîne de valeur européenne indépendante pour le développement de cellules et de batteries lithium-ion performantes, en particulier pour la mobilité électrique. Cela permettrait de conserver dans le circuit, et donc dans la chaîne de valeur, des matériaux de base d’une grande pureté, tels que les composés de cobalt et de lithium. Les pays européens deviendraient ainsi moins dépendants des importations étrangères coûteuses. Face à la croissance rapide de l’e-mobilité, des pays européens comme l’Allemagne, la France et d’autres ont formulé une stratégie commune sous le nom d’ « Airbus européen des batteries« . Il s’agit de soutenir financièrement les entreprises européennes afin qu’elles développent leurs sites de production et leur savoir-faire en Europe. De cette manière, un recyclage respectueux de l’environnement, efficace en termes de coûts et d’énergie et socialement responsable peut être mis en place et la chaîne de valeur européenne peut se concrétiser.
Élimination appropriée des batteries au lithium-ion
Les batteries lithium-ion ne doivent pas être jetées avec les déchets ménagers normaux, mais uniquement de manière appropriée dans des points de collecte spéciaux.
Les obligations de reprise et de notification ainsi que les exigences de recyclage sont régies par la loi sur les batteries (BattG). Les fabricants sont tenus, en vertu de §5 BattG est tenu de reprendre gratuitement les piles usagées, en particulier les accumulateurs au lithium-ion. Celles-ci doivent être traitées selon l’état de la technique et recyclées (§14 BattG).
La batterie au lithium-ion qui n’est pas installée dans un appareil doit être déposée dans un point de collecte approprié pour la récupération. Ces points de collecte comprennent les magasins qui vendent des piles et des accumulateurs au lithium-ion. Elles peuvent également être déposées dans les centres de recyclage et les centres mobiles de collecte des déchets dangereux. Les batteries lithium-ion retirées en vue de leur élimination doivent être recouvertes d’un ruban isolant au niveau de leurs pôles pour éviter un éventuel court-circuit. En cas de stockage prolongé, les pôles de la batterie doivent également être recouverts d’un ruban adhésif en raison du risque d’incendie.
Si les piles et accumulateurs ne sont pas correctement mis au rebut dans des points de collecte appropriés ou des centres de recyclage, il existe un risque élevé d’incendie pour le consommateur comme pour les entreprises de collecte. Les piles et accumulateurs mal éliminés peuvent s’enflammer et entraîner des situations potentiellement mortelles en cas d’incendie. C’est pourquoi les piles au lithium-ion et autres batteries ne doivent pas être jetées avec les déchets ménagers ordinaires. Les consommateurs et les employés des entreprises de collecte s’exposent ainsi à des risques d’incendie et de dommages matériels.
Une élimination correcte permet de récupérer les matériaux de base précieux tels que le cobalt, le cuivre, le lithium, le manganèse, le nickel et le zinc et de les réintroduire efficacement dans le cycle des matériaux, par exemple pour fabriquer de nouvelles batteries respectueuses de l’environnement. Selon les calculs de la fondation Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem, le taux de collecte des piles en Allemagne était d ‘à peine 51% en 2021. Il a donc encore atteint le seuil de 50% de l’obligation légale de reprise. D’après cela, il faudrait à l’avenir éliminer encore plus correctement pour atteindre un taux de recyclage aussi élevé que possible pour les nouvelles batteries lithium-ion et autres piles. Actuellement, seule la moitié environ des piles retournent dans le circuit. L’inconvénient est que des substances importantes et peu disponibles comme le lithium sont perdues si elles ne sont pas recyclées. Une augmentation massive du recyclage jusqu’à 80% devrait être recherchée pour l’environnement et le bilan énergétique et pour éviter les incendies.
Les batteries au lithium-ion testées avec succès dans les appareils de mesure GSA selon la norme UN 38.3 pour une sécurité maximale
Les batteries au lithium-ion intégrées dans les appareils de mesure GSA sont conformes aux tests de sécurité stricts et actuels de la norme UN 38.3 (Manuel des Nations Unies, partie III). Elles ont été testées à cet effet par un organisme de contrôle professionnel externe. Les différents tests selon UN38.3 comprennent des conditions simulées telles que l’ impact, la pression, l’écrasement et les conditions de transport.
Toutes les batteries au lithium-ion installées dans les appareils de mesure GSA sont de la plus haute qualité et sécurité pour le transport sur terre, sur mer et dans les airs. Les batteries au lithium-ion installées dans les appareils de mesure GSA ont passé avec succès les tests de contrôle suivants , conformément à la norme UN 38.3 :
- Simulation d’altitude
- Test thermique
- Vibration
- Choc
- Court-circuit externe
- Effet de frappe
- Test de surcharge
- Décharge forcée
Avantages et inconvénients des batteries lithium-ion – Bilan environnemental: réponses aux questions fréquemment posées
1. Comment les consommateurs peuvent-ils savoir si leurs batteries lithium-ion doivent être remplacées ?
- Il est possible de savoir quand les batteries lithium-ion doivent être remplacées en observant des signes tels qu’une réduction de l’autonomie de la batterie, une chaleur excessive ou une batterie gonflée.
2. Existe-t-il des mesures de sécurité spécifiques à respecter lors de la manipulation de batteries lithium-ion ?
- Il existe des mesures de sécurité spécifiques à respecter lors de la manipulation de ces batteries afin d’éviter les risques tels que les incendies et les explosions.
3. Comment les entreprises peuvent-elles garantir la sécurité de la manipulation des batteries lithium-ion ?
- Les entreprises peuvent garantir la sécurité de la manipulation des batteries lithium-ion en suivant des protocoles de sécurité stricts et en formant leur personnel en conséquence.
Sources:
Source de l’image : 123rf.com © malp Image n° 89035523
www.akku-experte.de/wie-lange-haelt-ein-lithium-ionen-akku-4/
www.autobatterienbilliger.de/vorteile-lithium-batterie
www.batteriegesetz.de
www.bde.de/presse/faq-lithium-ionen-akkus/
www.bundesregierung.de/breg-de/themen/klimaschutz/klimaschonender-verkehr-1790050
www.erneuerbar-mobil.de/sites/default/files/2020-09/Strategiepapier-Mercator-Recycling-Batterien.pdf
www.gsa-messgeraete.de/Akku-Tests-UN383
www.grs-batterien.de/newsroom/details/grs-batterien-legt-erfolgskontrollen-fuer-2021-vor/
www.publikationen.dguv.de/regelwerk/dguv-informationen/4668/brandschutz-beim-umgang-mit-lithium-ionen-batterien
www.sonderabfall-wissen.de/wissen/lithium-batterien-und-lithium-ionen-akkus-eigenschaften-handhabung-lagerung-und-entsorgung/
www.tuev-nord.de/de/unternehmen/bildung/wissen-kompakt/betrieblicher-brandschutz-bei-lithium-ionen-akkus/
www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/4414.pdf
fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur lithium-ion#Enlèvement des déchets
www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/elektrogeraete/lithium-batterien-lithium-ionen-akkus#hintergrund