Le recyclage des batteries prend le volant

Jun 25, 2023

Alors que la mobilité électrique augmente à l’échelle mondiale, il en va de même pour le besoin de batteries de véhicules électriques (VE). Cette demande a entraîné une croissance considérable de la production de batteries, avec une capacité de giga-usine de plus de cinq térawattheures (TWh) par an attendue à l'échelle mondiale d'ici 2030. Il y a également une croissance considérable des volumes de batteries pour véhicules électriques à l'approche de leur fin de vie, avec plus de 100 millions de batteries de véhicules devraient être retirées au cours de la prochaine décennie.1Estimation MCFM BI. Passer d'une mobilité basée sur les combustibles fossiles à une mobilité électrique est clairement positive pour l'environnement et pour le portefeuille de nombreux consommateurs, mais la refonte de notre système de transport nécessite la conception et la mise à l'échelle de nouvelles chaînes d'approvisionnement. Ce défi s’accompagne d’une opportunité : faire évoluer une chaîne d’approvisionnement plus stable, plus résiliente, plus efficace et plus durable que celle de l’industrie automobile à combustible fossile et à moteur à combustion interne (ICE). Le recyclage des batteries est la clé pour saisir cette opportunité (voir l'encadré « La seconde vie des batteries : une source de revenus supplémentaire »).

Cet article est le fruit d'une collaboration entre Andreas Breiter, Martin Linder, Thomas Schuldt, Giulia Siccardo et Nikola Vekić, qui représentent les points de vue de l'Advanced Industries Practice de McKinsey.

En Chine, en Europe et aux États-Unis, qui connaissent tous une vaste transition vers les véhicules électriques, la plupart des matériaux de batterie pouvant être recyclés proviennent toujours de cellules d'appareils électroniques grand public, comme celles des ordinateurs portables et d'autres articles ménagers, et de déchets de fabrication de cellules générés par batteries défectueuses qui ne passent pas le contrôle de qualité. Les déchets de fabrication de cellules atteignant 30 % lors du lancement d’une nouvelle usine de batteries, une source importante de volume de recyclage apparaît sur les marchés où la fabrication de batteries pour véhicules électriques passe à la vitesse supérieure. Sur les marchés où l’adoption des véhicules électriques est omniprésente depuis un certain temps, comme en Chine, les batteries de véhicules électriques en fin de vie représentent un volume plus important. Pourtant, à l’échelle mondiale, les déchets de production resteront probablement la principale source de matériaux de batterie à recycler jusqu’en 2030, lorsque les volumes de batteries de VE en fin de vie auront augmenté au point de dépasser (Figure 1).

Contrairement aux batteries d’appareils électroniques grand public, qui sont trop petites pour être intégrées dans des systèmes de seconde vie, et aux déchets de production de cellules, qui ne peuvent pas être utilisés dans les batteries, les batteries EV en fin de vie peuvent être reconditionnées de manière rentable et réutilisées dans d’autres applications. Cela peut créer une source de revenus supplémentaire pour les propriétaires de batteries avant que ces batteries ne soient recyclées. Lorsqu'elles atteignent leur fin de vie dans les véhicules électriques (généralement après dix à 15 ans ou plus de 200 000 miles), les batteries des véhicules électriques peuvent trouver des applications de seconde vie rentables, telles que l'alimentation de secours stationnaire, entre autres, qui ont des exigences de cyclage moins rigoureuses que celles des véhicules électriques. Les véhicules électriques. Les batteries adaptées à ces applications de seconde vie pourraient bien emprunter ce détour pour être recyclées, mais, en adoptant une approche de maximisation de la valeur, toutes les batteries de VE devraient éventuellement se retrouver dans les processus de recyclage.

C'est particulièrement le cas pour les batteries utilisant des produits chimiques basés sur des intrants de grande valeur (par exemple, des cathodes d'oxyde de nickel-manganèse-cobalt) par rapport aux produits chimiques avec des intrants de faible valeur (comme les cathodes de lithium-fer-phosphate), bien que les produits disparaissent. Les bouleversements, les chocs géopolitiques et la réglementation peuvent potentiellement modifier l’analyse de rentabilisation du recyclage, même pour les batteries sans nickel ni cobalt.

Dans cet article, nous examinons le contexte du marché qui a conduit à la croissance du recyclage des batteries, les voies technologiques et modèles commerciaux communs, ainsi que les facteurs de succès dans ce secteur. Bien que nos recherches soient étroitement axées sur le recyclage des batteries, nous constatons que la compréhension de la portée potentielle de l’économie circulaire des batteries met en lumière une approche de chaîne d’approvisionnement qui pourrait être adoptée par d’autres secteurs, dans et au-delà de l’énergie et des transports, pour stimuler une croissance durable.

De nombreux leviers alimentent la croissance de l’industrie du recyclage des batteries :

Progrès technologique