Garantir la deuxième vie d’une batterie de voiture électrique

Avec six autres institutions, l’EPFL fait partie du premier Flagship Innosuisse, CircuBAT. Il a pour but de créer un modèle d’affaires circulaire pour les batteries lithium-ion.

Inscrite dans les politiques climatiques, la mobilité électrique connaît un printemps florissant. En Suisse, 5,5% des voitures de tourisme circulant possèdent une batterie et, au quatrième trimestre 2021, plus de la moitié des nouvelles immatriculations concernait des voitures électriques ou hybrides, selon l’Office fédéral de l’énergie. Mais que deviendront les batteries lithium-ion de ces véhicules à l’automne de leur vie ? « Car lorsqu’elles ne sont plus aptes à servir un véhicule électrique, ces batteries possèdent encore 70 à 80% de leur capacité », rappelle Mario Paolone, professeur au Laboratoire des systèmes électriques distribués (DESL) de l’EPFL.

Lancé officiellement aujourd’hui, le projet CircuBAT a pour ambition de refermer la boucle entre la production, l’utilisation et le recyclage des batteries lithium-ion employées pour la mobilité électrique. Il réunit sept institutions de recherche suisses et 24 entreprises pour optimiser toutes les étapes de la vie d’une batterie afin d’accroitre sa durabilité. Durant les quatre ans impartis, trois axes seront étudiés : la prolongation de la durée de vie, l’affectation pour une deuxième vie et la récupération et le recyclage des matériaux.

La contribution du DESL concerne l’exploitation de la seconde vie. Une des utilisations potentielles envisagées est le stockage d’électricité pour les services de réglage des réseaux, notamment en matière de fréquence. « Nous allons développer des méthodes pour utiliser de façon optimale des batteries de seconde vie dans les réseaux électriques, confirme le professeur. Nous tiendrons compte de l’état de la batterie au début de l’utilisation de seconde vie, mais aussi de la façon dont elle vieillira au cours de son utilisation. »

Le microréseau grandeur nature en fonction au DESL lui permettra de tester en situation réelle, mais contrôlée, les batteries de seconde vie fournies par les partenaires du projet.

Vieillir plutôt que mourir

Concrètement, les chercheurs vont caractériser le modèle de vieillissement des batteries. Un système applicable ensuite à n’importe quelle batterie, quelle que soit la façon dont elle a été traitée durant sa première vie. « Une batterie est caractérisée par sa capacité énergétique, soit la quantité d’énergie qu’elle peut stocker à différents taux de chargement et déchargement, et par la puissance à laquelle on peut la charger et décharger », rappelle Mario Paolone. « Ces paramètres sont influencés par le vieillissement de la batterie en fonction de leur cycle d’utilisation. Il est donc essentiel de modéliser leur évolution afin de les contrôler durant leur première, mais surtout leur deuxième vie. »

L’équipe développera ensuite un modèle paramétrique du vieillissement pour contrôler de façon optimale la batterie dans son application de seconde vie.

À terme, les scientifiques de l’EPFL espèrent développer une méthode de certification des batteries pour des applications de deuxième vie. La certification ne concerne pas uniquement la capacité au début de sa seconde vie, mais également au fil de plusieurs années d’utilisation. Car plus tard une batterie lithium-ion sera recyclé, moins lourde sera son empreinte carbone. C’est ce qui conduit tout le projet CircuBAT : « Le but poursuivi est d’améliorer le bilan écologique des véhicules électriques, de fournir des capacités de stockage dans le cadre de la transition énergétique et d’économiser les ressources », résume Andrea Vezzini, responsable du projet CircuBAT à la Haute école spécialisée bernoise.

Auteur: Anne-Muriel Brouet

CircuBAT: CircuBAT réunit le laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa), le Centre Suisse d’Électronique et de Microtechnique (CSEM), l’Université de Saint-Gall (HSG), la Haute école spécialisée de Suisse orientale (OST), le Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB) et l’EPFL. Il est dirigé par La Haute école spécialisée bernoise (BFH). 24 entreprises sont par ailleurs partenaires. Il est soutenu par Innosuisse, l’agence suisse pour la promotion de l’innovation, dans le cadre du premier appel d’offres de son Initiative Flagship.