Institut du nickel : Progrès et défis du recyclage des batteries lithium-ion au Japon [Sommet sur les nouvelles énergies]

Publié: Apr 21, 2025 16:42

Source: SMM

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Lors du Forum sur le recyclage des batteries au lithium de l'Exposition de l'industrie des nouvelles énergies (10e édition) 2025, organisé par SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM), Kenji Takeda, représentant en chef du bureau japonais du Nickel Institute, a partagé ses points de vue sur le thème « Progrès et défis du recyclage des batteries au lithium-ion au Japon ». Il a noté que, bien que l'adoption des véhicules électriques (VE) ralentisse, les batteries au lithium-ion resteront pour l'instant la technologie dominante. Les matériaux cathodiques évoluent constamment. Le nickel et le cobalt étaient autrefois les principaux matériaux, mais aujourd'hui, le LFP est utilisé dans les VE. Restez attentif aux changements futurs. Les entreprises améliorent les technologies de réutilisation et de recyclage des batteries de VE, mais il faudra peut-être un certain temps avant qu'elles ne soient mises en œuvre. Les batteries de VE futures pourraient utiliser des matériaux moins chers, plus sûrs et présentant moins de risques pour les ressources. Les entreprises de réutilisation et de recyclage doivent donc en tenir compte (les matériaux clés pourraient changer).

Applications des batteries au lithium-ion
L'utilisation principale se déplace vers les VE :
Avant 2010, les batteries au lithium-ion ont été commercialisées par Sony en 1991, principalement utilisées dans de petits appareils tels que les smartphones, les ordinateurs personnels et les appareils mobiles, avec une petite quantité utilisée dans les voitures en tant que batteries hybrides.
Après 2020, outre les petits appareils, les VE sont devenues la technologie dominante. La production et l'utilisation augmenteront considérablement, avec une tendance à l'évolution des matériaux cathodiques, passant des batteries ternaires au LFP. Outre les VE, la demande de stockage de l'énergie renouvelable (systèmes électriques) augmentera également.

Tendances des ventes de VE :
Les subventions ont stimulé la croissance rapide des VE, avec des ventes de VE purs approchant les 10 millions d'unités en 2023. En 2024, le taux de croissance a ralenti.
La tendance à l'augmentation de la production devrait se poursuivre pendant un certain temps. Bien que la production de batteries augmente considérablement, les questions relatives aux ressources commencent à retenir l'attention.

Démarches des constructeurs automobiles japonais :
Toyota avait prévu des ventes de 1,5 million d'unités d'ici 2026, mais a révisé cette prévision à environ 1 million d'unités en septembre 2024. Cependant, la société n'a pas encore modifié sa prévision d'atteindre 3,5 millions d'unités d'ici 2030.
Honda a fixé pour objectif de convertir l'ensemble de ses ventes en VE/véhicules à pile à combustible d'ici 2040. Cette fois, ils ont expliqué la voie à suivre pour atteindre cet objectif. La société prévoit de maintenir ses ventes totales à environ 5 millions d'unités et de convertir les 3 millions d'unités restantes en hybrides d'ici 2030. En 2024, cet objectif reste inchangé.

Ressources recyclables dans les batteries de traction
Lors du recyclage, les parties de valeur sont généralement :
Batteries nickel-métal hydride ; nickel, terres rares, etc. ; batteries lithium-ion ternaires (NMC, NCA) ; électrodes (cuivre, aluminium) ; matériaux cathodiques (nickel, manganèse, cobalt) ; matériaux anodiques (carbone ?) ; lithium dans les matériaux cathodiques et l'électrolyte ; batteries LFP
Les matériaux cathodiques (fer, phosphore)... seront-ils toujours de valeur ? ; les électrodes, les matériaux anodiques, le lithium, etc., sont les mêmes que dans les batteries ternaires.
Tous les matériaux usagés ne peuvent pas être recyclés (de valeur).

Batteries au lithium-ion dans les systèmes électriques
Utilisation efficace de l'énergie renouvelable (l'Allemagne a perdu 6,5 milliards de kWh en 2020, le Japon a perdu 800 millions de kWh en 2022 ?)
La Californie prévoit d'utiliser 100 GWh ; les 129 MWh de l'Australie apporteront un revenu annuel de 4,5 milliards de dollars australiens.

Batteries au lithium-ion dans les systèmes électriques et tendances d'utilisation
D'ici 2030, une capacité de plusieurs centaines de GWh par an devrait être introduite (comparable à celle des VE)
Grande capacité, nombreuses options lorsqu'on envisage le prix et la facilité d'entretien, y compris les batteries à flux redox, les batteries au plomb-acide, les batteries sodium-soufre, les batteries au lithium-ion à base de LFP, les batteries nickel-zinc, les batteries sodium-ion, les batteries de VE usagées, etc. ;
Compte tenu des risques d'incendie et des restrictions relatives aux matières dangereuses, les batteries au lithium-ion et à base de sodium-soufre pourraient être évitées dans les applications à grande échelle...
Les batteries domestiques sont encore chères au Japon et ne sont pas encore largement répandues.

Collecte et réutilisation des batteries au lithium-ion
Recyclage des batteries au lithium-ion
Processus général de recyclage des batteries au lithium-ion
Collecte des batteries de VE
Des systèmes de recyclage pour les batteries au plomb-acide et les petites batteries ont déjà été mis en place. Des systèmes de recyclage pour les batteries au lithium-ion ont également commencé à fonctionner. Mais que se passe-t-il si elles sont utilisées comme batteries d'occasion ou réutilisées ?

« Réutilisation » des batteries de VE
Création de nouvelles fins de réutilisation et de recyclage pour les batteries usagées de la « LEAF », véhicule électrique ;
Cette initiative pionnière a été très saluée. Nous attendons avec impatience de voir davantage de leurs réalisations à l'avenir.

Système de stockage de l'énergie de Toyota et JERA
Les batteries usagées sont connectées en série, en utilisant la capacité résiduelle en démarrant la production et en commutant par contournement en microsecondes. En principe, un grand nombre de batteries peuvent être connectées à faible coût.
À moins que cela ne soit à grande échelle et public (obligatoire), il est difficile de maintenir la valeur de la réutilisation. Ces systèmes d'utilisation efficace des batteries usagées se généraliseront-ils à l'avenir ?

Problèmes de réutilisation des batteries secondaires
Les batteries de VE peuvent être réutilisées après environ 15 ans (la durée de vie moyenne d'une voiture particulière est de 14,7 ans).
Cependant, la technologie des batteries évolue constamment vers une densité énergétique plus élevée et un coût plus bas. Par conséquent, lorsque les batteries anciennes sont réutilisées après plus d'une décennie, elles peuvent déjà être obsolètes. Ainsi, la question de savoir si le coût de la réutilisation peut être récupéré et si ces batteries seront effectivement utilisées mérite d'être examinée. Il est donc nécessaire d'établir des méthodes légales et réglementées pour la réutilisation des batteries anciennes.

Recyclage des batteries au lithium au Japon
Recyclage des batteries par les entreprises japonaises de métaux non ferreux
Les entreprises de métaux non ferreux et les entreprises de recyclage traitant le nickel, le cobalt, le cuivre, etc., développent des processus de recyclage des batteries au lithium-ion. De nombreuses entreprises utilisent diverses subventions fournies par le ministère de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie, et ces entreprises ont déjà mis en place des usines pilotes. À l'avenir, l'obtention de matières premières (batteries de VE) deviendra-t-elle un problème ?
Avec la diffusion des VE, de nombreuses autres entreprises sont impliquées dans le processus de prétraitement, de la collecte des batteries au broyage et à la séparation, et ce nombre pourrait augmenter à l'avenir.

Recyclage des batteries de VE : exemple de prétraitement
① Prétraitement : collecte - décharge - torréfaction pour atteindre l'innocuité, cette partie est difficile, elle affecte les processus ultérieurs.
Torréfaction et tri à l'aide de procédés cimentaires
Utilisation et recyclage futur du nickel et du cobalt
Tendances mondiales de la production de nickel
La croissance de la production de nickel n'est pas aussi rapide que celle des ventes de VE, mais depuis 2022, la production de l'Indonésie a fortement augmenté.
Changements de la consommation mondiale de nickel
La consommation de nickel continue de croître régulièrement. L'acier inoxydable reste le principal consommateur. L'utilisation dans les batteries augmente.
Prévisions de la demande en batteries
Densité pondérale de la batterie de VE : 130 Wh/kg (équivalent à la LEAF actuelle)
En ce qui concerne les prévisions pour 2030, dans le scénario le plus prudent, le scénario 1 pourrait se produire. Le scénario 2 pourrait se produire. Le scénario 4 est également possible dans le cas le plus optimiste.
*La batterie LEAF présentée ici est représentative du système ternaire (nickel, cobalt, manganèse), mais les batteries au lithium-ion développées pour les VE ont fait des progrès considérables et font des progrès dans l'augmentation de la capacité (densité).
En 2022, certains LFP ont dépassé cette densité pondérale.

Batteries secondaires de nouvelle génération et leurs matières premières
Résumé
L'adoption des VE peut ralentir, mais les batteries au lithium-ion resteront pour l'instant la technologie dominante.
Les matériaux cathodiques évoluent constamment. Le nickel et le cobalt étaient autrefois les principaux matériaux, mais aujourd'hui, le LFP est utilisé dans les VE. Restez attentif aux changements futurs.
Les entreprises améliorent les technologies de réutilisation et de recyclage des batteries de VE, mais il faudra peut-être un certain temps avant qu'elles ne soient mises en œuvre.
Les batteries de VE futures pourraient utiliser des matériaux moins chers, plus sûrs et présentant moins de risques pour les ressources. Les entreprises de réutilisation et de recyclage doivent donc en tenir compte (les matériaux clés pourraient changer).
Cliquez pour consulter le rapport spécial sur l'Exposition de l'industrie des nouvelles énergies (10e édition) 2025.

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