Les leçons et les limites du lithium

Avant que le modèle T de Ford ne rende les véhicules à essence omniprésents dans notre société, les voitures électriques étaient préférées par les consommateurs avertis en raison de leur absence d'émissions nocives. Maintenant, le retour de l'EV n'est pas seulement imminent - c'est pratiquement un impératif. À la lumière des réglementations plus strictes sur les émissions de gaz à effet de serre et de plusieurs États interdisant la vente future de voitures à essence, les ventes de véhicules électriques ont augmenté rapidement au cours des dernières années, et les données montrent que ceux qui font le changement ne regardent pas en arrière.

Pour répondre à la demande croissante de voitures électriques, les batteries alimentant ces véhicules doivent être sûres, abordables et faciles à trouver. Jusqu'à présent, les batteries lithium-ion (Ii-ion) ont été la référence en matière de technologie d'énergie propre grâce à leur densité d'énergie, mais elles ne constituent pas une solution parfaite. L'approvisionnement en matières premières pour ces batteries est contrôlé par une poignée de pays sujets à la volatilité géopolitique, tandis que la demande a augmenté dans toute une gamme d'applications, de l'électronique grand public au réseau électrique.

Les batteries Li-ion s'accompagnent également de problèmes d'incendie, de la hausse des prix liée à l'instabilité de la chaîne d'approvisionnement et des conséquences environnementales entourant leur production. Le monde a besoin d'une batterie à haute densité d'énergie et hautes performances pour continuer à réduire les émissions de carbone d'origine humaine dans tous les secteurs, mais s'appuyer sur la technologie Li-ion comme moyen d'y parvenir peut limiter notre potentiel de changement.

À mesure que les batteries li-ion deviennent de plus en plus omniprésentes en tant que source d'alimentation, les rapports sur leurs risques pour la sécurité augmentent également, à savoir les incendies de batterie causés par l'emballement thermique. Des reportages font état de batteries de scooters électriques surchauffant et enflammant des maisons multifamiliales et des immeubles d'appartements, tuant des résidents à l'intérieur. La ville de New York à elle seule a enregistré 216 incendies de batterie l'année dernière et au moins 24 cas en janvier et février de cette année.

Un récapitulatif des raisons pour lesquelles les incendies de batteries li-ion sont si meurtriers : avant qu'une cellule de batterie en emballement thermique ne prenne réellement feu, elle évacue des gaz inflammables tels que le fluorure d'hydrogène et le monoxyde de carbone. Ces vapeurs toxiques peuvent s'infiltrer dans un bâtiment pendant des heures avant le moment de la combustion. Ils provoquent souvent une explosion lorsqu'ils s'enflamment, et il ne faut que quelques millisecondes pour que l'incendie qui s'ensuit engloutisse un bâtiment.

Selon l'Agence fédérale de gestion des urgences du Département américain de la sécurité intérieure, les installations de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) résidentiels ont augmenté de 200 % par an entre 2014 et 2018. À mesure que les batteries li-ion deviennent plus courantes dans les foyers fonctionnant à l'énergie solaire, il existe un risque accru de victimes à la suite d'un incendie incontrôlable. Les pompiers à travers les États-Unis considèrent déjà les incendies de batteries li-ion comme un problème important et croissant - si de tels incidents se poursuivent, les consommateurs seront découragés à investir dans le stockage de batteries résidentielles car ils perçoivent les risques comme trop importants.

Pour les applications de réseau électrique, les ramifications des batteries li-ion défectueuses vont au-delà des problèmes de sécurité. Les batteries Li-ion sont de plus en plus utilisées dans les systèmes d'énergie renouvelable, y compris l'énergie solaire et éolienne, pour stocker l'énergie générée pendant les périodes de forte production et la fournir lorsqu'il y a peu ou pas de production. Les incendies de batteries dans les centrales électriques du monde entier ont entraîné des pertes financières importantes et des dommages aux infrastructures, empêchant finalement la transition vers les énergies renouvelables. Un récent incendie en Californie a entraîné une fermeture partielle de l'autoroute 1 et une commande d'abri sur place sur sept miles carrés au nord du conteneur de stockage en feu.

Les véhicules électriques sont l'une des applications les plus prometteuses de la technologie Li-ion pour réduire les émissions de carbone d'origine humaine, mais les batteries des véhicules électriques sont connues pour s'enflammer sans avertissement. Et parce que les multiples cellules peuvent être à différents stades d'emballement thermique, les batteries Li-ion peuvent reprendre feu des heures ou des jours après que les premières flammes se soient éteintes et que le danger soit apparemment passé.

Les préoccupations de sécurité publique ont déjà commencé à entraver l'électrification des transports publics. Lorsqu'un seul bus électrique a pris feu dans le Connecticut, les autorités ont mis toute la flotte hors service et suspendu indéfiniment les plans de remplacement des bus diesel de l'État. Pour mettre en œuvre des véhicules électriques à plus grande échelle, les fabricants ont besoin d'une technologie de batterie plus sûre à laquelle le public peut faire confiance, de préférence une technologie qui n'utilise pas de matériaux toxiques et inflammables.

Les batteries Li-ion sont une option encore plus risquée pour alimenter les cargos océaniques, car les incendies de batterie peuvent être extrêmement difficiles à éteindre en mer. Les garde-côtes américains ont donc averti les chargeurs maritimes et les régulateurs de faire preuve d'une extrême prudence dans le transport de batteries li-ion. Dans le cas d'une explosion liée à une batterie et d'un incendie en mer, les travailleurs pourraient perdre la vie pendant le temps qu'il faut aux intervenants d'urgence pour les atteindre en pleine mer.

Il existe également de graves risques environnementaux et économiques associés aux batteries li-ion en mer. En février 2022, un incendie qui s'est déclaré à bord du Felicity Ace, un cargo transportant près de 4 000 automobiles, s'est propagé aux véhicules électriques à bord, provoquant l'incendie de tout le navire. Le feu a finalement été éteint après plusieurs jours d'efforts intenses, mais seulement après avoir dérivé pendant des jours tout en libérant des fumées toxiques et des métaux lourds dans l'océan environnant. Quant à la cargaison du Felicity Ace, elle a coulé avec le navire, ce qui représente des dommages estimés à 500 millions de dollars.

Le transport maritime produit environ 900 millions de tonnes métriques de polluants chaque année et devrait contribuer à 17 % des émissions mondiales de carbone d'ici 2050. Il existe ici un potentiel énorme pour réduire considérablement les émissions des navires en réduisant les pics en mer et en remplaçant les générateurs diesel pour faire fonctionner les charges des hôtels. . Cependant, la chimie des batteries li-ion et autres avec des composants inflammables empêche l'industrie du transport maritime de réaliser ce potentiel car les risques sont trop élevés.

Ironiquement, la production de batteries li-ion est parfois pire pour le climat que les batteries de véhicules à combustible fossile. Selon le Massachusetts Institute of Technology, par exemple, chaque tonne de lithium extraite par l'exploitation minière en roche dure entraîne 15 tonnes métriques d'émissions de dioxyde de carbone.

Cela n'aide pas qu'environ 80% du raffinage et de la fabrication des composants de la batterie se produisent en Asie, une région connue pour sa consommation effrénée de charbon. Même si les constructeurs automobiles ne ressentent pas aujourd'hui l'impact environnemental direct de cette chaîne d'approvisionnement transocéanique, l'amélioration des rapports du berceau à la tombe pourrait entraîner une augmentation des taxes sur le carbone à l'avenir.

En fait, le prix des batteries li-ion a augmenté pour la première fois l'année dernière en raison de la hausse des coûts de production et de la chaîne d'approvisionnement. Selon BloombergNEF, ces tendances de prix auront bientôt un impact négatif sur la capacité des constructeurs automobiles à vendre des véhicules électriques grand public sans subventions ni autres formes de soutien, ce que nous constatons déjà dans des pays comme l'Allemagne.

Dans ce marché chaotique des batteries, les industries du stockage, de l'automobile et de la marine doivent regarder au-delà de la technologie li-ion ainsi que vers l'intérieur pour saisir les opportunités de développement national. Le gouvernement fédéral américain investit 5 milliards de dollars sur cinq ans pour la mise en place d'un réseau national de recharge de véhicules électriques, et la loi sur la réduction de l'inflation de 2021 offre aux constructeurs automobiles des incitations à utiliser des batteries fabriquées en Amérique du Nord, y compris le développement de nouvelles technologies de batterie. Des incitations encore plus importantes sont disponibles pour les services publics et les propriétaires de projets de stockage, qui peuvent récupérer plus de 70 % des coûts totaux du projet de stockage grâce à une variété de crédits d'impôt.

Bien sûr, les consommateurs détermineront en fin de compte le succès des technologies de batterie alternatives. Le fabricant qui trouve une meilleure batterie que le lithium-ion - à la fois en termes de sécurité des consommateurs et de coût de production - est celui qui prospérera sur le marché.

Mukesh Chatter est le PDG d'Alsym Energy, une société technologique développant une chimie de batterie rechargeable à faible coût et haute performance, sans lithium ni cobalt.

Ce billet n'a pas de commentaires. Soyez le premier à laisser un commentaire ci-dessous.

Vous devez être connecté avant de pouvoir poster un commentaire. Connecte-toi maintenant.