Les piles et les batteries contiennent du fer, du zinc, du nickel, du cuivre et bien d'autres métaux.
Les plus utilisés sont le cérium (40,2 % des terres rares consommées), le lanthane (27,8 %) et le néodyme (17,6 %).
Les batteries Li-ion qui équipent les véhicules électriques font appel à des métaux tels que le cobalt, le nickel, le manganèse et le lithium.
Le lithium-ion, au cœur des batteries
Une telle batterie est composée de lithium, de cobalt et souvent de nickel sur son électrode positive, et de graphite sur son électrode négative. Entre les deux, il y a du lithium liquide où les électrons circulent.
Elle est constituée de carbone graphite, une forme de carbone à structure feuilletée. L'espace entre la cathode et l'anode est remplie avec un électrolyte, qui est une substance permettant aux ions Lithium portant la charge de la batterie de passer librement de la cathode à l'anode.
BATTERIES LITHIUM-ION DE NOUVELLE GÉNÉRATION
Dans cette technologie, l'électrode positive agit comme la source initiale de lithium et l'électrode négative comme l'hôte du lithium.
Pour les pays exportateurs de ce métal, à savoir principalement l'Australie, le Chili, l'Argentine, la Bolivie, le Tibet et l'Afghanistan, l'enjeu économique est plus qu'alléchant… Or, l'extraction du lithium, très énergivore en eau, entraîne de nombreux problèmes, comme la pollution des sols et le pillage des réserves ...
Le fluide présent dans votre batterie plomb-acide s'appelle électrolyte. C'est en fait un mélange d'acide sulfurique et d'eau. Lorsque votre batterie se charge, l'électrolyte se réchauffe et une partie de l'eau s'évapore.
Une batterie est constituée d'une anode, d'une cathode et d'un électrolyte. coût, une solution très prometteuse consiste à utiliser une cathode en phosphate de fer-lithium. Hydro-Québec détient le brevet nord-américain et européen pour ce matériau.
L'électrolyte est de l'acide sulfurique dilué. Il agit en tant que conducteur pour faire circuler les ions électriques entre les plaques positives et négatives lorsque la batterie est en cours de charge ou de décharge.
Où trouve-t-on du lithium ? Les grands producteurs aujourd'hui sont l'Australie, le triangle ABC - Argentine, Bolivie, Chili - la Chine également et l'Europe qui a d'immenses ressources en lithium, en Ukraine notamment dans le Donetsk avec un gisement de plusieurs millions de tonnes.
Dans une étude menée en 2018, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) avait ainsi recensé 41 sources de lithium dans l'Hexagone. Les lieux de ces gisements se trouvent plutôt dans le nord du pays, dans une diagonale allant du Massif armoricain au Massif central.
Il est possible de se débarrasser des batteries lithium-ion dans les boîtes de collecte des magasins spécialisés où sont vendus les appareils équipés de ces accumulateurs d'énergie, dans les centres de recyclage ou dans les points de reprise des fabricants eux-mêmes.
Ce sont les lanthanides du tableau périodique des éléments2, auxquels on ajoute l'yttrium et le scandium. Il y a au total 17 terres rares. Les plus utilisées sont le cérium, le lanthane et le néodyme. Les terres rares sont toujours associées à d'autres minéraux.
Parmi les métaux rares les plus connus, on trouve les lanthanides (sauf le cérium, le lanthane et le néodyme), les actinides et les transactinides, l'uranium et les transuraniens, le platine et les platinoïdes (qui représentent à eux tous environ 0,2·10−4 % de la lithosphère), l'argent, l'or (0,005·10−4 %), le cadmium ...
Le cobalt est co-produit de l'extraction de minerais de cuivre en République Démocratique du Congo et en Zambie, de l'extraction de minerais sulfurés de nickel en Russie, Canada, Australie, de minerai latéritiques de nickel en Nouvelle Calédonie, Cuba, Indonésie, Australie, Philippines, Madagascar.
Le lithium est coproduit avec le chlorure de potassium, à partir des saumures du « salar » d'Atacama, au Chili. La société produit également à partir de ces saumures, du sulfate de potassium, de l'acide borique et du chlorure de magnésium.
Les composants essentiels d'une batterie sont le solution d'électrolyte - dans la plupart des cas l'acide sulfurique à 37% - et les plaques de plomb, disposées dans le boîtier en couches alternées. Les plaques sont reliées alternativement à la borne positive (rouge) et à la borne négative (bleue).
Dans le cadre d'un procédé automatisé typique utilisé dans un espace clos, les batteries au plomb sont broyées dans un broyeur à marteaux ou une déchiqueteuse et les pièces sont introduites dans des cuves remplies d'eau.
Les batteries avec entretien permettent de contrôler le liquide de l'électrolyte (le mélange eau et acide sulfurique). En fonctionnement normal, la batterie perd du liquide en petites quantités par évaporation. Il faut donc remettre à niveau le liquide avec de l'eau déminéralisée.
L'acide utilisé dans la batterie doit être dilué pour atteindre la gravité spécifique requise. L'électrolyte est un mélange d'acide sulfurique concentré (gravité spécifique d'environ 1,840) et d'eau distillée/déminéralisée (gravité spécifique d'environ 1,000).
Une voiture électrique émet 25% de CO2 en moins qu'une voiture diesel si elle roule en Pologne. Elle en émet 80% de moins si elle roule en France. Enfin, lors de son utilisation, le véhicule électrique émet bien quelques particules fines, issues du freinage, mais six fois moins que les modèles essence ou diesel.
Comme vous le savez probablement, la grande majorité des batteries au lithium actuelles utilisent un métal rare et coûteux comme composant pour la cathode : le cobalt. Problème, son extraction est particulièrement nocive pour l'environnement.
La pollution des voitures électriques est inexistante : faux ! C'est un des points souvent mis en lumière par ses détracteurs. Même si à l'usage, la voiture électrique n'émet pas de CO2, la construire, c'est une autre affaire. La fabrication de leurs batteries est notamment remise en cause.