Le lithium, l’élément indispensable à la batterie électrique de demain

[CONTENU PARTENAIRE] Les batteries électriques deviennent essentielles à notre quotidien. Face à la concurrence, l’acteur Blue Solutions conçoit, produit et vend des batteries tout-solide. Une partie de sa stratégie repose sur un point particulier : sa présence sur l’ensemble de la chaîne de valeur du véhicule électrique, de l’exploitation minière jusqu’à la mobilité électrique. Explications avec Richard Bouveret, CEO & Chairman de Blue Solutions, qui s’arrêtera aussi sur le choix du lithium et sa gestion.

Avant tout, pouvez-vous nous présenter Blue Solutions ?

Il s’agit d’une division du groupe Bolloré. Nos batteries tout-solide sont appelées LMP pour Lithium Métal Polymère : nous utilisons en effet du lithium métal pur ainsi que des polymères qui ne contiennent pas de métaux rares ou nocifs comme le nickel, le cobalt ou le cadmium. Aujourd’hui, cette technologie représente environ 1 % de la production de batteries dans le monde. Ce pourcentage pourrait être beaucoup plus important d’ici 2030, selon la volonté des constructeurs automobiles de s’en équiper.

Nous avons de fortes perspectives de croissance. En effet, l’électrification ne pourra pas se faire sans batteries, et cette progression de l’électrification ne peut pas être conçue sans batteries tout-solide. Elles répondent aux exigences de la batterie de demain, et depuis plus de 12 ans, Blue Solutions est l’unique constructeur de batteries tout-solide en série pour le marché du véhicule électrique.

Nous souhaitons accélérer cette transition vers la batterie tout-solide. Notre expertise nous a permis d’établir des partenariats dans le monde de l’automobile, et de signer des accords de développement. Blue Solutions a ainsi conclu un partenariat avec un constructeur allemand, et plusieurs autres vont suivre d’ici l’été 2023. Notre savoir-faire en électrochimie se mêle donc au savoir-faire des constructeurs, pour permettre d’intégrer ce type de batterie au sein du véhicule, et ainsi allier puissance, autonomie et haute sécurité.

D’ailleurs, j’aimerais vous parler d’une de nos compétences uniques, la fabrication de films de lithium ultra-fin : de l’ordre de quelques dizaines de microns. Blue Solutions va devenir un accélérateur clé de l’industrie de la batterie tout-solide, puisque nous allons mettre notre technologie à disposition du marché.

C’est un changement de stratégie majeur : nous nous plaçons comme véritable soutien de l’industrie de la batterie pour permettre à tous les acteurs émergents sur la technologie du tout-solide de pouvoir se développer en leur apportant une des briques fondamentales.

Quels sont les avantages de la batterie tout-solide par rapport à la batterie lithium-ion ?

La batterie traditionnelle lithium-ion utilisée massivement aujourd’hui est dite "liquide". Elle se compose de deux électrodes (un + et un -) et d’un séparateur imprégné d’électrolyte qui empêche les courts-circuits. Dans la plupart des batteries, cet électrolyte est liquide. Il est donc simple à gérer : le fluide se diffuse partout et s’adapte à toutes formes de matériaux. En revanche, ce système demande souvent un grand volume pour pouvoir y placer la bonne quantité de liquide.

La batterie tout-solide règle ce problème. Son fonctionnement de base reste le même : deux électrodes sont toujours séparées par un électrolyte, mais solide, qui joue à la fois le rôle de séparateur et celui d’électrolyte. Il est réalisé en polymère spécifiquement conçu pour que cette barrière ne soit pas isolante ionique mais isolante électrique, et permettre le bon fonctionnement de la batterie. Tandis qu’une batterie lithium-ion possède une anode en graphite, la batterie tout-solide utilise une anode en lithium qui stocke dix fois plus d’énergie. La batterie tout-solide offre donc plus d’énergie, dans moins de volume, et avec une masse inférieure.

C’est précisément ce que les constructeurs recherchent pour l’avenir de la mobilité électrique : des batteries plus légères, et qui prennent moins de place à l’intérieur du véhicule. Si cette technologie peine à progresser rapidement, c’est parce qu’elle est complexe à gérer. Les matériaux solides sont placés les uns sur les autres, ce qui rend les contacts difficiles à établir. Néanmoins, nous travaillons pour rendre cette solution rapidement accessible au plus grand nombre.

Pourquoi placer le lithium au cœur de vos batteries tout-solide ?

C’est le matériel qui permet d’emmagasiner le plus d’énergie en termes de densité. Il s’agit aussi du métal le plus léger que l’on peut trouver. Cette ressource est donc précieuse pour notre activité, et surtout, elle abonde sur notre planète : environ 50 milliards de tonnes de lithium sont réparties dans le monde. Les plus grandes sources de lithium se trouvent sur le continent américain, et notamment en Amérique du Sud (Chili, Bolivie, Argentine), qui concentre 50 % des ressources mondiales.

De récentes recherches ont aussi démontré sa présence dans des sources géothermales européennes (situées à plus de 2 000 mètres sous terre). La France et l’Allemagne semblent d’ailleurs être les deux pays les plus riches en lithium (autour du Rhin).

Que met en place Blue Solutions pour disposer de ce lithium ?

L’enjeu, c’est d’en avoir dans les bonnes quantités, et au bon prix. Cela passe par la maîtrise de l’extraction du lithium depuis la source. Blue Solutions travaille avec des partenaires français (notamment spécialisés dans la mine), aux technologies d’extraction très modernes. Leur système permet de filtrer le lithium avec un minimum d’énergie et de consommation d’eau. Nous prévoyons de travailler avec eux en Amérique du Sud, avec le soutien des gouvernements français et sud-américain.

Cette extraction du lithium a aussi pour vocation d’ajouter de la valeur dans ces pays, puisqu’il sera extrait proprement, purifié, puis transformé en lingots d’environ 5 kilos. Le lithium pur sera ensuite expédié en France, pour être laminé en un matériau extrêmement fin, entre 15 et 50 microns d’épaisseur, sur environ 20 centimètres de largeur. Ces rouleaux s’étendront sur des milliers de kilomètres, avec une épaisseur égale et parfaite de toutes parts.

Très peu d’acteurs sont capables d’arriver à un tel résultat, et plus encore dans les dimensions proposées par Blue Solutions. C’est là tout l’ADN de notre groupe, qui a d’abord produit du papier à cigarette très fin. Aujourd’hui, ce savoir-faire spécifique est mis à profit. Ce lithium en rouleau, ultra-fin, sera utilisé pour les batteries du futur.

Blue Solutions s’annonce donc comme le fournisseur principal de lithium-métal extra-fin, pour nos besoins, comme pour l’ensemble du monde de la batterie. En résumé, l’ambition de Blue Solutions est la suivante : bien maîtriser l’extraction du lithium, l’utiliser, puis localiser ces opérations en Europe, avec l’espoir de le faire en France. Cela nous permettrait de gagner en autonomie dans la production directe de lithium-métal pour les batteries produites en Europe, et plus particulièrement en France.

Comment le lithium est-il extrait de manière propre ?

Il en existe plusieurs formes. Sa forme sèche (spodumène), se présente sous la forme de roches en Australie, en Afrique ou en Asie centrale. Ces rochers doivent être concassés, puis réduits en poudre, qui sera plongée dans l’eau. Plusieurs procédés chimiques permettront ensuite d’obtenir du lithium sous la forme de carbonate ou d’hydroxyde.

L’opération est différente en Amérique du Sud, où nous nous rendons. Nous parlons alors de salar, un matériau présent en pleine montagne, sur de très hauts plateaux (situés entre 3 000 et 4 000 mètres d’altitude). Des forages sont réalisés, et l’eau extraite vient alimenter des bassins peu profonds. C’est dans cette saumure que se trouve la molécule de lithium — elle est alors extraite, à la manière des marais salants. Un système de filtration, à base de carbone, permet de filtrer directement l’eau. Les molécules de chlorure de lithium doivent ensuite être purifiées. Cette étape se fait par électrolyse.

Sur des plateaux comme ceux d’Amérique du Sud, l’exposition est idéale pour installer des panneaux solaires. Nous utilisons donc de l’électricité photovoltaïque pour récupérer le lithium. L’eau extraite par le forage est ensuite réinjectée dans la nappe phréatique. Ainsi, le lithium a pu être extrait sans utiliser trop d’énergie.

Enfin, qu’en est-il du recyclage du lithium ?

Nos batteries peuvent être réutilisées si leur tension n’est pas descendue trop bas. Elles peuvent alors être réemployées en stationnaire (pour la maison, en système d’amortissement pour la grille énergétique, etc.). Dans le cas des batteries en fin de vie, elles sont démontées. Nos batteries sont composées d’aluminium, de cuivre, de lithium et de polymères. Tous ces éléments sont bien séparés, puis nous récupérons le lithium métal pour pouvoir le réinjecter directement dans de nouvelles batteries.

Pour le moment, notre procédé de recyclage du lithium est au stade de prototype, mais nos équipes ont pu obtenir des résultats plus que satisfaisants. L’objectif de recyclage était en effet fixé à 80 %, et il atteint entre 90 % et 95 % aujourd’hui. Des chiffres encourageants pour le futur propre de la batterie électrique !

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