La croissance de la demande de véhicules électriques (VE) est stimulée par plusieurs facteurs, notamment les stratégies gouvernementales visant à promouvoir la durabilité, la sensibilisation croissante des consommateurs aux questions environnementales et les progrès technologiques. Cependant, le coût économique et environnemental élevé de la production de batteries lithium-ion reste un problème à résoudre, de sorte que l'optimisation de la fabrication et de l'élimination de leurs composants est essentielle au développement ultérieur de cette technologie.
Optimisation des processus de production de batteries pour les voitures électriques
On estime que les batteries sont responsables de 40 à 50 % des émissions des véhicules électriques et représentent un pourcentage similaire de leur prix. C'est pourquoi les fabricants de batteries de voitures électriques cherchent des moyens de réduire le coût de production tout en réduisant leur empreinte carbone. Un aspect important est la réduction du travail humain, grâce à l'automatisation croissante des lignes de production. Les robots peuvent effectuer des tâches répétitives et précises plus rapidement et plus efficacement que les humains, ce qui entraîne une réduction globale des coûts. Par exemple, ils peuvent assembler des cellules, revêtir des électrodes et tester des batteries.
L'automatisation réduit également la possibilité d'écarts affectant la qualité et la sécurité des produits. Cependant, toutes les entreprises ne peuvent pas se le permettre, c'est pourquoi il peut également être extrêmement précieux de nouer des partenariats stratégiques avec des fournisseurs de technologies et de matières premières offrant un meilleur accès à des solutions innovantes.
Cependant, l'optimisation des processus de production devrait entraîner non seulement une réduction des dépenses financières, mais aussi des coûts environnementaux. Il peut s'agir, par exemple, de l'utilisation de sources d'énergie renouvelables dans les usines, telles que l'énergie solaire, éolienne ou géothermique. Cela se traduit non seulement par une réduction de l'empreinte carbone, mais aussi par une réduction des coûts d'exploitation. De nos jours, de nombreux fabricants de batteries investissent dans des systèmes photovoltaïques, par exemple. C'est aussi un choix rationnel d'utiliser des composants fabriqués à l'aide de technologies modernes qui consomment moins d'énergie et émettent moins. Par exemple, au lieu de produire des boîtiers de batterie métalliques pour une voiture électrique, il est possible d'utiliser des composants en polypropylène PPE moulé, qui sont produits de manière durable à la vapeur.
Le recyclage des batteries et l'économie en circuit fermé
Dans le contexte du coût de production des batteries et de l'empreinte carbone de l'industrie automobile, l'importance d'une approche circulaire basée sur le recyclage efficace des matériaux issus des batteries usagées s'est accrue. Actuellement, diverses méthodes sont utilisées pour récupérer le lithium, le nickel et le cobalt, telles que la pyrométallurgie, l'hydrométallurgie ou les méthodes physico-chimiques. La pyrométallurgie consiste à chauffer les batteries à haute température afin de séparer les métaux des autres matériaux et de les raffiner. L'hydrométallurgie, quant à elle, est basée sur la dissolution chimique des métaux dans les acides et les bases, permettant la récupération sélective du lithium, du nickel et du cobalt. En recyclant de cette manière, la nécessité d'extraire des matières premières vierges est réduite, ce qui réduit le coût de production des batteries, tant sur le plan économique, environnemental que social.
L'écoconception est une catégorie étroitement liée à l'économie circulaire, c'est-à-dire la conception des produits de manière à faciliter leur recyclage ultérieur. Dans le cas des batteries, il pourrait s'agir d'une conception qui permet aux modules d'être facilement séparés. La standardisation par l'introduction de solutions de conception uniformes dans le domaine des batteries est également une demande croissante, ce qui permettra aux recycleurs de traiter efficacement davantage de produits similaires. À long terme, cette approche permettra non seulement de réduire la consommation de ressources naturelles rares et la quantité de déchets potentiellement dangereux, mais aussi de réduire le coût de production des batteries et donc le prix du marché. L'investissement dans la recherche et le développement favorise les innovations technologiques, y compris le développement de nouvelles structures et de nouveaux matériaux.
Investir dans la recherche et le développement
Investir dans la recherche et le développement (R&D) est essentiel pour accélérer le changement technologique dans le domaine de la production de batteries pour les voitures électriques. Aujourd'hui, les constructeurs visent principalement à améliorer la densité énergétique, ce qui se traduit par une plus grande autonomie du véhicule. La recherche de matériaux et de processus de production moins chers est également un aspect important. Les batteries en PPE de Knauf Industries, utilisées pour isoler et connecter des modules, sont un exemple idéal de ce type de technologie. Avec une excellente absorption des chocs et une protection contre les températures extrêmes, les composants en mousse prolongent la durée de vie de la batterie de la voiture, augmentent les performances de charge et améliorent la sécurité d'utilisation. Les plastiques traités dans nos installations peuvent en outre avoir un contenu en matériaux recyclés afin de réduire l'empreinte carbone du produit final.
Le financement de la recherche de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies provient souvent de subventions gouvernementales, de projets privés et de la collaboration entre les deux secteurs, ce qui permet souvent à la recherche de s'intensifier. En particulier, la coopération des secteurs public et privé avec les universités et les instituts de recherche dotés de connaissances avancées et de laboratoires modernes est un catalyseur clé du développement. Un tel travail de recherche collaborative peut souvent mener à de nouvelles découvertes.
Les programmes de soutien menés au niveau national et international sont également extrêmement importants en termes de financement du développement de l'électromobilité. Par exemple, le programme « Véhicules zéro émission » (UE), qui fournit une aide aux États membres pour promouvoir l'achat de véhicules zéro émission ou financer des infrastructures de recharge. Tout cela vise à atteindre les objectifs climatiques ambitieux du paquet « Fit for 55 », tels que la réduction des émissions de CO2 d'au moins 55 % d'ici 2030.
L'avenir de la production de batteries pour les voitures électriques – tendances et prévisions
Les technologies de propulsion par batterie et par voiture électrique se développent rapidement et peuvent révolutionner l'avenir des transports. Des solutions plus efficaces et plus sûres, telles que les batteries sodium-soufre (Na-S) et lithium-fer-phosphate (LiFePO4), qui ont une capacité jusqu'à quatre fois supérieure et une durée de vie plus longue que les batteries lithium-ion traditionnelles, devraient être développées dans les cinq à dix prochaines années. Des technologies innovantes pour une charge rapide en 10 minutes seront également utilisées. Les systèmes intelligents de gestion des batteries de voiture qui optimisent la consommation d'énergie et prolongent la durée de vie de la batterie ont également un rôle majeur à jouer.
Toutes ces nouvelles technologies peuvent réduire considérablement le coût de production et l'empreinte carbone des voitures électriques. L'utilisation de batteries plus efficaces et moins chères dans les voitures se traduira par une baisse du prix final des véhicules et donc une plus grande compétitivité sur le marché. Cela les rendra plus accessibles à un plus grand nombre de consommateurs, ce qui suscitera un plus grand intérêt et augmentera les ventes. La diffusion généralisée des technologies à zéro émission combinée à l'électricité verte changera durablement le visage des transports vers un sport plus durable.