Recyclage des batteries de voitures électriques :
un enjeu clé pour une mobilité durable
Le développement de la mobilité électrique est au cœur de la transition énergétique. Objectif : décarboner le secteur des transports qui figure parmi les secteurs les plus émetteurs de CO2 avec l’énergie et l’habitat tertiaire. Pour réussir cette mutation, le recyclage des batteries de voitures électriques est un enjeu majeur. Que deviennent les batteries en fin de vie ? Comment prolonger leur durée d’utilisation et recycler leurs matériaux stratégiques ? Décryptage d’un sujet qui réunit des expertises françaises, dont celle d’Orano, pour bâtir une filière européenne, autonome, souveraine et compétitive.
Recyclage des batteries : un enjeu écologique
Les batteries des voitures électriques sur le marché européen sont, pour la majorité, de type lithium-ion et contiennent des métaux stratégiques comme le lithium, le cobalt ou le nickel dont l’extraction peut avoir un fort impact environnemental et sociétal. Ces métaux sont essentiellement exploités par l’Asie, dont la Chine, qui domine près de 80 % du marché mondial
de la production de batteries destinées aux véhicules électriques.
Le recyclage permet de récupérer les matériaux d’intérêt pour fabriquer de nouvelles batteries, assurant ainsi le développement d’une économie circulaire, en créant des
emplois pérennes en France et en Europe pour renforcer l’autonomie stratégique de l’UE. Bonne nouvelle : ce processus peut se reproduire à l’infini ! C’est dire l’enjeu du recyclage qui contribue
à prolonger le cycle de vie des ressources et ainsi diminuer les besoins de l’extraction minière.
Le recyclage est donc une étape clé pour rendre la voiture électrique vraiment durable.
Quelle est la durée de vie d’une batterie de voiture électrique ?
La durée de vie d’une batterie de voiture électrique s’allonge progressivement avec l’évolution des technologies. Elle se situe entre 10 et 15 ans selon la qualité de la batterie, l’usage
du véhicule et les conditions de charge qui impactent sa performance. Elle est généralement mesurée en cycle de charge-décharge, avec une moyenne de 1 000 à 1 500 cycles.
La durée de vie d’une batterie ne signifie pas nécessairement la fin de vie du véhicule. Une batterie en fin de vie peut conserver 70 % de sa capacité initiale. En-deçà, on considère qu’elle
a fait son temps pour un usage automobile. La batterie peut alors entamer une seconde vie : alimenter par exemple des systèmes de stockage d’énergie pour des bâtiments (hôpitaux, écoles, entreprises),
soutenir des réseaux électriques pour absorber les pics de consommation ou encore stocker les énergies renouvelables (solaire, éolien) afin de lisser la production électrique.
Ce réemploi prolonge la durée de vie des batteries de plusieurs années, réduisant la demande en nouvelles matières premières. Ce n’est qu’après cette étape qu’elles rejoignent le
circuit de recyclage pour valoriser leurs métaux stratégiques.
Avec les progrès technologiques, la durée de vie et l’efficacité énergétique des batteries des véhicules électriques devrait continuer à s’améliorer.
Les matériaux qui composent une batterie de voiture électrique
Les batteries de véhicules électriques intègrent des métaux stratégiques comme le lithium (batteries lithium-ion), le cobalt, le nickel et le manganèse. Leur composition chimique varie en fonction des technologies de batteries. Il existe deux technologies principales pour les batteries de véhicules électriques :
- les NMC (Nickel-Manganèse-Cobalt) : majoritaires aujourd’hui car très performantes, mais leur coût est élevé en raison de la présence
de métaux stratégiques comme le cobalt et le nickel ;
- les LFP (Lithium-Fer-Phosphate) : sans cobalt ni nickel, elles sont moins coûteuses et suscitent un intérêt croissant des constructeurs automobiles.
Ces matières premières sont rares, coûteuses et proviennent souvent de zones géopolitiquement sensibles. Le recyclage des batteries destinées aux véhicules électriques permet de limiter l’extraction de nouvelles ressources.
Comment recycler une batterie lithium-ion ?
Le processus de recyclage des batteries électriques permet de récupérer et de purifier les matériaux de valeur contenus dans les modules de batteries de véhicules électriques en fin de vie ou
les rebuts de gigafactories (cobalt, manganèse, nickel, lithium, graphite), en vue de leur réutilisation dans de nouveaux composants.
Le recyclage s’effectue en deux étapes :
- le pré-traitement des batteries en fin de vie et des rebuts de gigafactories. Basé sur des procédés physico-chimiques, il vise à mettre en sécurité les batteries en enlevant l'énergie résiduelle puis, dans un second temps, à concentrer la matière, grâce à des procédés physiques de tri et de séparation. Cette première étape produit une "black mass" riche en métaux d'intérêt (cobalt, nickel, manganèse) contenus dans les cathodes de batteries, une poudre à base de graphite présent dans l'anode des batteries et des coproduits : aluminium, cuivre et plastique ;
- l'hydrométallurgie qui repose sur des procédés chimiques consistant principalement à purifier les métaux (élimination des impuretés résiduelles) issus de la « black mass », à les isoler en les séparant individuellement puis à les transformer afin de les réutiliser comme précurseurs dans la refabrication des matériaux de cathode pour les batteries.
La filière du recyclage des batteries encouragée par la réglementation européenne
La réglementation européenne impose depuis août 2023 l’introduction progressive de matériaux recyclés dans les nouveaux modules de batteries (cobalt, nickel, lithium). Objectif : limiter l’impact sur les ressources naturelles et réduire l’importation de matériaux d’intérêt en développant une souveraineté européenne sur les métaux critiques des batteries. La qualité de ces matériaux d’intérêt est d’autant plus importante qu’elle impacte la qualité des nouvelles batteries de véhicules électriques et leur future durée de vie.
Ainsi, d’ici 2027, les fabricants devront récupérer 90 % du cobalt et du nickel et 50 % du lithium contenus dans les batteries. D’ici fin 2031, ces taux devront passer à 95 % pour le cobalt et le nickel et 80 % pour le
lithium.
Le but affiché par l’Union européenne (UE) est que les nouvelles batteries de véhicules électriques intègrent des matières recyclées à hauteur de 26 % pour le cobalt, 15 % pour le nickel et
12 % pour le lithium d’ici 2036.
L’UE a récemment adopté un règlement qui instaure un «passeport batterie », obligatoire à partir du 18 février 2027 pour les voitures électriques. Un QR code permettra de fournir
des informations sur la traçabilité de la batterie, l’origine des matériaux intégrés, la part de contenu recyclé et l’empreinte carbone de la batterie.
Du côté de la Commission européenne, une enveloppe de 852 millions d’euros va être débloquée pour accélérer la production européenne de batteries destinées aux véhicules
électriques. Cette initiative, baptisée « IF24 Battery », vise à subventionner des entreprises et consortiums développant des cellules de batterie innovantes ou des procédés de
fabrication avancés. Elle s’inscrit dans l’objectif de la Commission de renforcer l’autonomie technologique européenne.
La montée en puissance des projets d’usines en France (Nord-Pas-de-Calais) et en Europe (Allemagne, Suède, Pologne…) illustre la volonté de l’UE de stimuler cette filière en Europe.
L’expertise Orano dans le recyclage des batteries de voiture électrique
Fort de son savoir-faire industriel reconnu dans le recyclage des combustibles nucléaires usés, Orano s’engage dans la mobilité électrique en développant une filière innovante de recyclage des batteries électriques en France.
Pour concrétiser cette ambition, Orano s’est associé à un partenaire chinois, le groupe XTC New Energy autour d’un projet industriel commun, Neomat, dédié à la fabrication et au recyclage de matériaux pour batteries électriques.
Le futur site, basé à Dunkerque, accueillera deux usines de fabrication de matériaux de cathode (PCAM et CAM) et une usine de recyclage des matériaux contenus dans les batteries de véhicules électriques.
Ce projet, désigné comme « stratégique » par la Commission européenne dans le cadre du CRMA (Critical Raw Materials Act ») en mars 2025, vise à sécuriser l’approvisionnement en matières premières critiques afin de renforcer la souveraineté européenne.
En s’appuyant sur un procédé hydrométallurgique innovant et adapté aux spécificités des batteries lithium-ion, Orano répond à l’objectif fixé par l’Union européenne d’introduire progressivement des matériaux recyclés dans les nouvelles batteries de véhicules électriques.
- Grâce au nucléaire, la part des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) dans la production d’électricité française n’est plus que de 7 % contre 66% en 1970.
- Grâce au nucléaire en majorité, mais aussi aux renouvelables dont l’hydroélectricité, la France dispose d’une électricité bas carbone à + de 90 %.
- Pour rester à + 1,5°C au maximum, le GIEC appelle d’ici 2050 à cesser tout usage du charbon et à réduire de respectivement 60 % et 70 % ceux du pétrole et du gaz (par rapport aux niveaux de 2019).
- La production d’électricité est la 1ère source d’émission de CO2 dans le monde en raison de l’utilisation d’énergies fossiles (charbon et gaz)
- Le rapport RTE montre que les scénarios avec un mix nucléaire/renouvelables coûtent 20 Mds€ par an de moins que les scénarios 100 % renouvelables.
