Elles sont partout, associées à notre train de vie technologique, mais elles peuvent s’embraser, exploser, tuer, un cauchemar de pompiers. À Villeneuve-d’Ascq, un laboratoire public développe un projet capable de résoudre les risques d’incendie en modifiant la composition même des batteries au lithium-ion. Vite !
La fédération des recycleurs (FEDEREC) a fait ses comptes, les explosions de batteries ont été multipliées par 150 en dix ans. Cités par Reporterre, les professionnels ajoutent que la majorité (60 %) des incendies ont lieu dans leurs centres de tri. Le constat, accablant, répond alors aux images souvent virales d’embrasements thermiques de batteries au lithium-ion de vélos, trottinettes, voitures, smartphones ou ordinateurs portables électriques. Des dégagements de gaz, d’épaisses fumées sont les signaux noirs d’un métal en surchauffe ou écrasé, mal stocké, qui s’enflamme au contact de l’air ou de l’eau.
Remplacer le lithium ?
Pas simple, sa densité énergétique est considérable, aucune technologie ne permet d’enfermer autant d’énergie à poids équivalent. D’ici 2027, la France produira plus d’un million de voitures électriques par an et la plupart des nouvelles gigafactories ont choisi le Li-ion, dont les trois nordistes à Douvrin, Dunkerque et Douai.
On se tourne alors, comme souvent, vers la recherche. Les cellules des batteries contiennent un liquide inflammable, l’électrolyte liquide, qui transporte le lithium entre l’anode et la cathode, comme une navette entre les électrodes, ce qui provoquera un courant électrique. Mais attention à la surchauffe qui peut produire de la dendrite de lithium, laquelle va traverser le film plastique très mince qui sépare l’anode et la cathode. Des micro trous se forment, danger d’explosion.
Des idées en batterie
Ulrich Maschke (notre photo) travaille à l’UMET, l’unité matériaux et transformations de l’université de Lille et c’est là, nichée dans les couloirs vaillants et défraîchis du bâtiment C6 de la Cité scientifique de Villeneuve-d’Ascq que son équipe avance sur le projet Solidbat, peut-être, sans doute déjà d’intérêt révolutionnaire.
« L’idée est simple même si sa mise en œuvre prendra du temps, explique-t-il. Il s’agit de remplacer l’électrolyte liquide, à la source des problèmes, par un matériau solide, inerte, sans danger pour la batterie. » Cet électrolyte solide est envisagé par encapsulage de polymères plastiques, ce qui permet de se passer de séparateur blanc entre les électrodes (photo ci-dessus), il n’y a plus de liquide potentiellement inflammable.
Un programme est lancé depuis deux ans. Le CREPIM (centre de recherche sur les procédés anti-feu) et le CrittM2a (centre expert en innovation énergétique) sont associés, des industriels commencent à loucher sur le C6. Team2, le cluster national de référence dédié à Lens à l’économie circulaire sert de catalyseur par sa capacité à accompagner le projet et qui multiplie les tests prometteurs, les preuves de concept.
Présenté fin juin à Amiens au congrès interdisciplinaire sur l’économie circulaire (CIEC) – nous y étions – Solidbat fait partie des douze projets de recherche académique d’une dynamique nouvelle, originale, d’Economie circulaire et nouveaux modèles de développement (ECNMD) pilotée par Team2 et la Région Hauts-de-France. « C’est une démarche collective créatrice de valeur, estime Carole Magniez, directrice générale de Team2, elle mobilise des chercheurs publics sur un accès aussi rapide que possible aux marchés innovants de l’économie circulaire, à la disposition des industriels. »
Permettre un recyclage sans dangers
En attendant, sur les paillasses du C6, les blouses blanches s’activent. Ulrich montre sa machine à bombardement électronique (photo ci-dessus), c’est elle qui va encapsuler l’électrolyte contenant les ions dans une matrice polymère plastique de surcroît biodégradable. À ses côtés, Ana-Luisa Barrera nous explique l’urgence de supprimer tout liquide inflammable dans une batterie alors que José, le thésard de l’équipe, se concentre sur les tests. Si Solidbat va au bout comme tout le monde l’espère, ces chercheurs très discrets auront sensiblement amélioré les procédés de fabrication des batteries lithium-ion ainsi que leur recyclage en fin de vie, attendu massivement dans cinq à dix ans.