La révolution des véhicules électriques s'accélère, mais elle ne peut aller aussi loin sans l’infrastructure et la technologie nécessaires. Alors qu’il devient conceptuellement de plus en plus facile de passer des combustibles fossiles au tout électrique, nous pouvons concevoir un monde plus brillant et plus optimiste.
L'engagement du gouvernement britannique d'interdire la vente de toutes nouvelles voitures non électriques, incluant les véhicules à essence, diésel et hybrides à partir de 2035, souligne la volonté de mettre fin à la contribution du pays au changement climatique d'ici 2050. Si l'objectif 2035 doit être atteint, nous devrons planifier des changements majeurs dans le transport et la mobilité urbaine. En passant à l'utilisation de la recharge sans fil ultrarapide à la prise en charge des pays en développement et à la réutilisant des batteries de voiture, le groupe WMG de l'Université de Warwick, propose des avancées dans les connaissances et les technologies d'électrification, qui pourraient permettre de faire le saut vers un avenir automobile électrique prometteur. Alors, pour le présent et le futur, que devons-nous considérer? Améliorer les batteries La demande de véhicules électriques augmente au Royaume-Uni et les immatriculations de voitures rechargeables ont augmenté de plus de 160 000 entre 2013 et 2018. La valeur du secteur de l'électrification étant estimé à plus de 6 milliards de livres (7,8 milliards USD) d'ici 2025, la prochaine décennie offre d'énormes opportunités. Cependant, selon le professeur David Greenwood, le grand public n’adoptera pas vraiment les véhicules électriques tant que les consommateurs ne se verront pas offrir un modèle de convivialité, de commodité et de prix abordables que les véhicules conventionnels offrent aujourd'hui. Il est responsable du projet projet Multi optimal Solutions for Energy Storage Systems (MoSESS) financé par Innovate UK de 2 millions de livres sterling ( 2,7 millions USD) dans le cadre d’un consortium dirigé par McLaren Automotive incluant A123 Systems qui a pour mission de réduire la taille, le poids et les émissions des véhicules électriques actuels. L'objectif est d'améliorer tous les aspects de la performance et de la fiabilité et de débloquer la possibilité de produire une batterie qui corresponde aux performances des véhicules classiques à essence et diésel, répondant aux attentes des consommateurs, contribuant à favoriser l'adoption du transport hybride et électrique et à soutenir la politique gouvernementale. La stratégie Road to Zéro vise à rendre efficace le transport routier sans émissions d'ici 2050. «La raison pour laquelle les gens n'achètent pas de voitures électriques aujourd'hui est parce qu'elles sont trop chères, il y a également un scepticisme généralisé autour de l'autonomie de la batterie et des questions pressantes autour de la régularité et de la fiabilité des bornes de recharge. Les technologies de pointe actuelles sont en mesure de répondre aux besoins d'un petit pourcentage d'utilisateurs et la nécessité de planifier une infrastructure de recharge de batterie efficace est essentielle », explique Greenwood. La technologie actuelle demande de longs temps de recharge. Même les meilleures densités d'énergie de leur catégorie impliquent que la batterie soit relativement grosse pour atteindre la capacité d'autonomie électrique souhaitée. Comme elles sont grosses, elles sont également lourdes, ce qui signifie que le véhicule consomme plus d'énergie pour rouler. De plus, pour des raisons de sécurité, les batteries doivent avoir un niveau de complexité élevé. Donc, dans l'ensemble, vous avez un composant lourd, inefficace et encombrant. 
«Nous visons à développer et à intégrer dans un véhicule, une batterie incluant un mélange de cellules à électrolytes à haute densité énergétique et de cellules à haute densité de puissance», déclare Greenwood. «Ces nouveaux types de batteries seront plus efficaces, en offrant un meilleur stockage d'énergie, un boitier plus petit et une capacité de recharge plus rapide. Nous voulons proposer une solution avec un système de refroidissement plus simple, une structure de collision réduite, un temps de recharge réduit pour assurer une autonomie électrique allant jusqu'à 500 km et une économie de poids allant jusqu'à 10% par rapport aux solutions existantes.
Bien que l'efficacité, la commodité et la sécurité soient des facteurs vitaux pour les consommateurs, le coût reste également important dans le processus de prise de décision des futurs utilisateurs de VÉ. L'implication de WMG dans le projet Nextrode, financé par la Faraday Institution, s'attaque à ce problème. Le projet explore les méthodes de fabrication des électrodes pour les batteries Li-Ion. En utilisant le centre de recherche et de développement sur les batteries de WMG et la future installation d’UKBIC, le projet permettra à WMG de modéliser et d'optimiser les moyens de réduire les coûts de fabrication des électrodes, d'augmenter leur capacité de stockage d'énergie et de réduire le temps nécessaire pour atteindre le marché. La relation entre l'infrastructure de recharge et la fabrication des batteries est essentielle, en particulier lorsqu'elle est considérée par rapport aux comportements et modèles de mobilité typiques des consommateurs. 98% des trajets font moins de 80 km, donc le fait de transporter le poids d'une batterie dimensionnée pour parcourir 485 km sur des trajets aussi courts contrecarre quelque peu les efforts visant à améliorer l'efficacité et la convivialité pour les consommateurs. Des considérations comme celles-ci démontrent l'importance d'une infrastructure de recharge de batteries robuste et soulignent que la technologie doit répondre aux modes de vie et aux modèles des consommateurs si elle veut réussir à grande échelle. Le professeur Greenwood a ajouté: «Avec un réseau de recharge rapide, fiable, accessible et omniprésent, les batteries de voitures particulières pourraient diminuer en taille et couper de moitié le prix d’une batterie qui offrirait environ 240 km d'autonomie dans le monde réel, Développer un réseau: la bonne puissance au bon endroit Bien que les véhicules électriques soient sur le marché depuis un certain temps maintenant, l'adoption massive de la technologie par le public n'a toujours pas eu lieu. Les préoccupations concernant la recharge entre les trajets, ainsi que l'anxiété concernant l'autonomie sont les principaux obstacles à l'achat d'un véhicule électrique. Le professeur Richard McMahon de WMG explique: «De nombreux acheteurs qui sont venus tôt aux véhicules électriques ont probablement acheté une voiture électrique et un véhicule à moteur à combustion interne pour parcourir de plus longues distances. Cependant, à mesure que les voitures électriques se généralisent, les conducteurs voudront parcourir de plus grandes distances, d'où le besoin de plus de possibilités de recharge publiques. La recharge sur les autoroutes et le long des routes principales est clairement un catalyseur de voyages. Les Superchargeurs Tesla en sont un exemple; BP et National Grid, entre autres, étudient également le développement de centres de recharge rapide. Des solutions de recharge sur voie publique sont également en cours de développement. » 
La start-up char.gy a développé la technologie permettant aux conducteurs de simplement brancher leur voiture sur un lampadaire. La société a créé une nouvelle borne de recharge, qui peut être facilement installée sur des lampadaires. L'installation ne nécessite aucune alimentation électrique supplémentaire ni aucun espace supplémentaire. WMG a aidé char.gy à concevoir, construire et tester rapidement un prototype de la nouvelle carte électronique nécessaire à la conception du projet pour répondre aux normes de l'UE pour les bornes de recharge publiques. Les bornes de recharge sont maintenant prêtes à être utilisées par le public londonien à la suite de l'intégration de char.gy au réseau d'approvisionnement de l'infrastructure de recharge de Transport for London (TfL) en 2018, organisme qui a pour objectif de favoriser le déploiement des véhicules électriques en installant plus de 1000 bornes de recharge dans la rue d’ici la fin de 2020.
Aider les propriétaires de véhicules à recharger leur voiture est une chose, mais la pression est vraiment forte pour trouver de nouvelles solutions pour les flottes de véhicules de nos villes qui doivent rouler constamment. Les taxis électriques par exemple roulent tous les jours, mais il existe toujours une crainte associée à la recharge. Y a-t-il suffisamment de bornes de recharge pour suffisamment de conducteurs dans une ville donnée et la batterie du VÉ durera-t-elle assez longtemps pour effectuer suffisamment de travaux entre les recharges? Les conducteurs ne peuvent pas se permettre de rester immobiles pendant de longues périodes pendant qu'ils rechargent leur véhicules et le public des grandes villes s'attend à ce qu'il y ait suffisamment de véhicules sur la route pour pouvoir héler un taxi à tout moment. De même, les véhicules d'urgence fonctionnent encore majoritairement au diesel, et le jour ou une flotte sera électrifiée, elle devra garantir un niveau de service équivalent. Il serait inconcevable qu'un véhicule des services d'urgence doive attendre pour recharger la batterie. C'est là qu'intervient l'idée de recharge sans fil ou de recharge en mouvement. McMahon commente: «Le concept de recharge en mouvement est vraiment attrayant en principe, mais il reste encore du travail à faire pour assurer la compatibilité et concevoir les procédures d'installation. » WMG et les partenaires du projet travaillent actuellement sur une étude de faisabilité pour évaluer le potentiel de recharge sans fil des taxis électriques. Le consortium espère ensuite obtenir d’Innovate UK un financement supplémentaire pour un projet pilote à grande échelle qui leur permettrait de tester la technologie et l’application sur des sites à Nottingham et à Londres. Renforcer le réseau électrique britannique Une fois la technologie perfectionnée, cependant, elle doit être utilisée de manière efficace, ce qui nécessite un réseau de distribution capable de faire face à des niveaux élevés de recharge de VÉ dans une variété de quartiers et d'emplacements. Un système véritablement durable serait celui où la capacité de stockage d'énergie excédentaire pourrait être réutilisée. Cette idée est explorée par une autre équipe de recherche de WMG, qui étudie la possibilité d'accéder à l'énergie stockée dans les véhicules électriques lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Ce concept de véhicule à réseau (V2G) a le potentiel de remédier au déséquilibre, en faisant avancer l'idée d’une connectivité énergétique. Le public est généralement en faveur des véhicules électriques, mais tant qu'ils ne répondront pas aux exigences du seuil d'autonomie, de capacité de recharge et d'accessibilité pour les utilisateurs individuels, ils resteront hors de portée. Le professeur James Marco, chef de projet, pense que la connexion des VÉ au réseau fournira une bonne solution aux problèmes de capacité, et des projets de modélisation comme celui-ci aideront à démontrer les avantages du système. Il a dit: «Nous utilisons des données du monde réel pour démontrer le potentiel du concept V2G. Cela nous aide non seulement à établir la confiance dans la technologie, mais fournit également un apprentissage inestimable qui sera utilisé pour atteindre l'objectif ultime de faire du V2G un composant du réseau. Grâce à une bonne gestion de la batterie, il sera possible d'atténuer la dégradation de la batterie via V2G et peut-être même de prolonger sa durée de vie. » Une fois qu'une batterie de VÉ aura atteint sa durée de vie prévue d'environ 8 à 12 ans, et bien que le fabricant soit responsable du recyclage de la batterie et doive payer les coûts associés au transport et au traitement, ce sera cependant celui qui en fait l’ultime acquisition (normalement une installation de traitement autorisée ou ferraille) qui décidera ce qu'il faut en faire. Ils pourront la revendre pour réutilisation ou la recycler. Cependant, les batteries conservent souvent jusqu'à 80% de leur capacité énergétique et de leur puissance après leur vie active, ce qui signifie qu'elles pourraient convenir à des applications de seconde vie, telles que le stockage d'énergie stationnaire à usage domestique et industriel. Actuellement, la priorisation de la réduction des coûts de production et la rationalisation des processus de fabrication ont conduit à des conceptions de batteries qui sont de plus en plus difficiles à réutiliser ou à recycler en fin de vie. Anwar Sattar, ingénieur en chef du recyclage des batteries chez WMG, observe: «De nombreux blocs-batteries actuellement sur les routes n'ont pas été conçus en tenant compte de leur fin de vie (EoL). Les considérations les plus importantes pour les concepteurs sont encore le coût, la densité d'énergie, la sécurité et la facilité de fabrication. Cela signifie que certaines batteries auront une très faible recyclabilité car elles contiennent de grandes quantités de matériaux comme de la colle qui les rend difficiles à démonter et à recycler. Un autre défi majeur est le manque de standardisation dans la conception des batteries. Cela rend leur réutilisation difficile car elles peuvent différer d'un véhicule à l'autre. » Cela dit, des travaux sont en cours pour y remédier. WMG a collaboré avec deux fournisseurs automobiles de classe mondiale qui se sont concentrés sur la réutilisation et le recyclage efficace de leurs batteries. Premièrement, ils veulent développer des processus de classement des batteries précis et rentables et, deuxièmement, stimuler l'innovation technologique des batteries pour soutenir les pays en développement et les communautés isolées. Le public est généralement en faveur des véhicules électriques, mais tant qu'ils ne répondront pas aux exigences d’autonomie, de capacité de recharge et de prix abordables, ils resteront hors de portée. La science et une ingénierie dynamique peuvent résoudre ces problèmes et le feront avec le temps. WMG veut en faire une question d'années et non de décennies. Automotive World
Contribution: André H. Martel
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Des informations de la semaine pour les électromobilistes du Québec
Contribution: André H. Martel
La province se positionne dans le marché nord-américain du recyclage de batteries de véhicules électriques, se réjouit Daniel Breton de l'AVÉQ.
Les batteries lithium-ion sont difficiles à recycler.
Le ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles accordera une aide financière de 4,8 millions de dollars à l’entreprise Recyclage Lithion qui a développé un procédé de recyclage de batteries lithium-ion.
Radio-Canada a appris que le ministre de l’Énergie et des Ressources naturelles Jonatan Julien en fera l’annonce, mardi, lors d’une visite des locaux de l’usine pilote en construction dans la région métropolitaine. Il existe actuellement peu de solutions de rechange considérées comme écologiques pour le recyclage des batteries lithium-ion. Québec croit que le projet de Recyclage Lithion, basé sur l’hydrométallurgie, peut changer la donne. L’entreprise a mis au point un procédé afin de montrer qu’il est possible de recycler de façon sécuritaire tous les types de batteries lithium-ion. Cela permettra notamment de diminuer les émissions et les résidus ainsi que de récupérer des matériaux de grande qualité pouvant servir à la production de nouvelles batteries. Sur son site Internet, Recyclage Lithion affirme être en mesure de recycler et/ou de retourner aux manufacturiers 95 % des composants et produits de haute pureté pour la fabrication de nouvelles batteries au lithium-ion. L’usine pilote aura une capacité annuelle de 200 tonnes de batteries lithium-ion, soit l’équivalent de 300 à 650 batteries de voitures électriques. Le coût global du projet est d'environ 12 millions de dollars. Une expertise québécoise Le développement de cette nouvelle technologie de recyclage de batteries est une bonne nouvelle, selon Daniel Breton, porte-parole de l’Association des véhicules électriques du Québec (AVÉQ). « Je pense que c’est très intéressant parce que la technologie que Lithion a développée […], ils affirment pouvoir recycler jusqu’à 95 % des composantes des batteries lithium-ion, rend le processus extrêmement intéressant », souligne M. Breton qui a été ministre de l'Environnement sous le gouvernement de Pauline Marois. Cette avenue est particulièrement appréciable, souligne-t-il, lorsqu'on tient compte de la quantité d'énergie importante que nécessite la production d'une batterie, sans compter l'extraction des ressources minières qui la compose comme le lithium notamment. De développer une expertise québécoise pour les recycler ça donne un plus pour le Québec dans le marché nord-américain. Pour faire en sorte d’être moins dans l’extraction de matières premières et devenir un pôle en matière d’électrification des transports de façon durable, se félicite Daniel Breton. Pas de montagnes de batteries dans les dépotoirs Mais bien qu’il constitue une avenue très intéressante, le recyclage de batteries n’en est qu’à ses débuts, souligne Daniel Breton, qui précise qu’il n’y a pas actuellement au Québec une problématique liée aux batteries qui s’accumulent dans les dépotoirs. « Pour le moment, il n’y a pas un gros marché pour le recyclage des batteries lithium-ion parce que les batteries durent généralement plus longtemps que ce à quoi on s’attendait. » Daniel Breton, porte-parole de l’Association des voitures électriques du Québec « Moi j’ai acheté ma première voiture hybride il y aura 20 ans bientôt et j’ai toujours la batterie originale. Il y a un type qui a une Chevrolet Volt à Trois-Rivières qui approche les 800 000 kilomètres, » témoigne M. Breton. Les batteries de voitures usagées ont selon lui jusqu’à trois et même quatre vies avant de prendre la route du recyclage. 
Une batterie de voiture électrique est démontée à la main. Photo : Radio-Canada / Éric Carbonneau
Plusieurs entreprises québécoises et même des constructeurs récupèrent depuis longtemps les batteries des voitures électriques accidentées ou en fin de vie pour améliorer d’autres véhicules électriques ou encore pour fabriquer des batteries stationnaires.
Par exemple, un constructeur comme Nissan, utilise les vieilles batteries de Nissan Leaf comme batteries stationnaires. […] Ils en font des "packs" de batteries superposées et ils envoient ça dans des régions qui sont hors réseau, un peu partout dans le monde, explique Daniel Breton. Rechargées à l‘aide de l’énergie solaire, éolienne ou encore de génératrices, les batteries stationnaires sont aujourd’hui utilisées pour une foule d’usages comme éclairer des chalets ou de petits bâtiments, ou encore alimenter divers systèmes électriques dans des zones où le réseau électrique ne se rend pas, par exemple dans le Grand Nord ou sur des îles éloignées. Avec les informations de Maxime Bertrand Un reportage de : Radio Canada
Contribution: André H. Martel
Sans recyclage, les batteries de véhicules électriques pourraient générer une montagne de déchets.
Le transport électrique est l’une des principales solutions pour résoudre la crise climatique qui se profile. Avec plus de véhicules électriques sur la route et moins de carburant, les conducteurs consomment moins de combustibles fossiles et émettent moins de gaz dans l'atmosphère. Mais à mesure que les véhicules électriques gagnent en popularité, ils posent un autre défi environnemental: que faire de leurs batteries une fois qu’elles ne seront plus sur la route? Selon un nouvel article publié aujourd'hui dans la revue Nature, ces batteries commenceront bientôt à créer des problèmes . Nous aurons inévitablement besoin de recycler de nombreuses batteries, mais la collecte de matériaux réutilisables à partir de batteries au lithium-ion usagées reste fastidieuse et risquée. Heureusement, il y a encore de l'espoir. Les auteurs du document affirment que les changements institutionnels, tels que des batteries conçues en fonction du recyclage et l'utilisation de robots pour automatiser le désassemblage, pourraient remodeler le recyclage des batteries. Ces améliorations pourraient à leur tour rendre les véhicules électriques encore plus écologiques en utilisant des piles usagées pour fournir les matériaux nécessaires à la construction de nouvelles batteries. Plus d'un million de véhicules électriques ont été vendus dans le monde en 2017. Les auteurs de l'étude estiment que ces voitures enverront à elles seules 250 000 tonnes de blocs-batterie au rebut. Si ceux-ci aboutissaient dans des décharges, ils risqueraient de subir un phénomène appelé «emballement thermique», qui consiste essentiellement en une réaction chimique dans la batterie qui peut provoquer son échauffement, potentiellement au point de brûler ou d’exploser. (C’est la raison pour laquelle la TSA interdit l’accès aux batteries lithium-ion de rechange dans les bagages enregistrés lorsque vous montez à bord d’un avion.) Mais les risques d’explosion ne sont pas la seule raison d’éviter de jeter les piles usagées. Ils peuvent en fait demeurer utiles longtemps après avoir été extraits d'un véhicule. Tout comme votre téléphone portable, avec le temps, la batterie d’une voiture électrique ne peuvent plus se recharger. Alors les conducteurs doivent se procurer une nouvelle batterie ou une nouvelle voiture. Mais la batterie usagée peut généralement contenir et décharger jusqu'à 80% de l'énergie qu'elle avait lorsqu'elle était neuve, créant des options intéressantes pour les batteries des véhicules usagés. Cette année, Toyota a lancé une initiative visant à jumeler les vieilles batteries de véhicules électriques avec des panneaux solaires pour pouvoir énergiser des magasins 7-Eleven au Japon. Comme il y a un potentiel de revenus dans la réaffectation des batteries, les possibilités de deuxième utilisation devraient potentiellement augmenter les efforts de recyclage. «Si vous pouvez rentabiliser une activité, les gens s’y intéresseront ». Actuellement, il n'y a pas de système en place, il n'y a pas d'infrastructure pour le recyclage des batteries de véhicules électriques et il n'est donc pas évident de savoir si ce domaine peut être rentabilisé », a déclaré Linda Gaines, co-auteur d’une recherche et d’une analyste de systèmes au Laboratoire Argonne National, un centre de recherche géré par l’Université de Chicago et le US Department of Energy. Gaines et ses co-auteurs voient une opportunité émergente de répondre à la demande de nouvelles batteries de voiture utilisant les matériaux extraits des usagées. Les batteries au lithium pour véhicules électriques sont fabriquées avec du cobalt, un minerai exploité principalement au Congo. Mais la demande croissante de cobalt a conduit à des abus concernant le travail des enfants et d’autres retombées sociales et environnementales causés par cette exploitation minière. Ainsi, pour l’auteur principal de l’étude, Gavin Harper, chercheur à l’Université de Birmingham, il serait peut-être plus logique dans certains cas de démonter les piles et de réutiliser ces matériaux précieux pour fabriquer de nouvelles batteries plutôt que de les réutiliser. «Ne vaut-il pas mieux d’extraire ce cobalt de la batterie et d’en faire de nouvelles batteries ?» Pour désassembler les batteries en fonction des exigences du marché en pleine croissance des véhicules électriques, l’industrie devra relever des défis de taille. Tout d'abord, les batteries actuelles ne sont pas conçues pour être facilement démontées. Les batteries ne sont pas toutes fabriquées de la même manière, ce qui rend l’ automatisation ardue. Une grande partie du travail doit être effectuée à la main par des personnes suffisamment compétentes pour ne pas se blesser. Après tout, ces produits peuvent exploser. S’ils explosent, ils peuvent également créer des gaz nocifs. Et les produits d'étanchéité et d'adhésifs utilisés dans les batteries sont extrêmement puissants, ce qui rend la manipulation plus difficile. Le document explique que le désassemblage robotique pourrait résoudre les risques pour l'homme et rendre le processus suffisamment rapide pour gérer l'afflux futur de batteries. Mais les robots auront besoin d’avoir accès à des batteries plus standardisées afin de livrer tout leur potentiel. Ces modifications de conception pourraient également être gagnantes pour les fabricants qui recherchent des matières premières moins chères. Un démontage plus facile pourrait conduire l’extraction des batteries des matériaux plus purs et donc plus précieux, qui pourraient ensuite être vendus et / ou utilisés pour fabriquer de nouvelles batteries. «L’idée de concevoir dans le but de recycler est un aspect important que les fabricants de batteries devraient avoir en tête», déclare Gaines. "Cette approche devrait être incluse dans la conception et dans la fabrication des produits en général." Les auteurs souhaitent expérimenter les solutions qu’ils ont décrites, mais de telles chaînes de montage robotisées sont encore loin d’être opérationnelles, et leur venue est encore pour le moment incertaine. The Verge
Contribution: André H. Martel
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