ABattReLife. Automotive Battery Recycling and 2nd Life

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1 ABattReLife Automotive Battery Recycling and 2nd Life Sophie RICHET, PSA Peugeot Citroën 15 Avril

2 Consortium Paris, 15 janvier

3 Objectifdu projet L objectif du projet ABattReLife est d étudier la fin de vie des batteries lithium ion des véhicules électriques à la fois au travers de solutions de recyclage, et de solutions de seconde vie des batteries. Etude des caractéristiques de dégradation des batteries Identification des solutions d usage en 2 nde vie Mise au point d un processus de recyclage des batteries li-ion Réalisation d une analyse de cycle de vie de la fin de vie de ces batteries, et étude des différents business models associés aux scénarios de seconde vie. Paris, 15 janvier

4 Structure du projet WP5 Small scale pilot WP1 Battery Degradation Behaviour WP2 2 nde Life Solutions WP3 Recycling Solutions WP4 Business Models & Life Cycle Assessement Partenaires français WP0 Coordination / Management WP6 Communication / Dissemination / Exploitation Paris, 15 janvier

5 2 constructeurs présents dans le projet Cellules IHR18650A from Molicel Batterie Li-ion NMC Cellules LEV 50 from LEJ Batterie li-ion NMC 16 KWh Paris, 15 janvier

6 WP1 : Cell aging behaviour Vieillissement non linéaire induit par de forts niveaux de charge, DoD et T basses. Intégrer un modèle de vieillissement dans le BMS de la batterie J. Power Sources 257 (2014) Paris, 15 janvier

7 WP2 : 2nde Life Solutions Evaluation des solutions de 2 nde vie adaptées à des batteries automobiles. Solution 2 nde vie privilégiée : stockage d énergie pour des habitations. Paris, 15 janvier

8 WP2 : 2nde Life Solutions Simulation réalisée sur 1 an d utilisation : Données Pays-Bas : ~60 ménages. 15 habitations avec consommation petite (2500 kwh/y), moyenne (3500 kwh/y) et importante (4500/y). Utilisation de panneaux solaires photovoltaïques, pour une année de consommation (50% et 100%). Batteries ne sont pas chargées via le réseau électrique, uniquement par le PV. Simulation des consommations électriques entre l habitation, le réseau, le PV et la batterie toutes les 15 minutes, prenant en considération des pertes de SoC et de conversion. Conclusions : Prix de revient installation/énergie intéressant pour les consommateurs. La taille optimale de batterie pour la plupart des usages en habitation de l ordre de 2 à 6 KWh. Paris, 15 janvier

9 WP3 : Recycling Solutions Objectif : développer un procédé de recyclage mécanique et chimique permettant de maximiser la valorisation des matières Etape 1 : Démantèlement, décharge des modules et broyage des cellules Paris, 15 janvier

10 WP3 : Recycling Solutions Objectif : développer un procédé de recyclage mécanique et chimique permettant de maximiser la valorisation des matières Etape 2 : Séparation et recyclage des différentes matières broyées Maximiser les étapes de concentration/libération des matières pour un recyclage optimal Paris, 15 janvier

11 WP3 : Recycling Solutions Process flow sheet Li-Ion battery recycling Exhaust purification Volatile electrolyte Carbon black 1 < 1 mm Dismantling Discharging Crushing 1 Screening 1 Metall-/ plastic mix Airflow separation 1 Housing & Electronic Separator foil Process Auxilary equipment Semi-finished product Products Electrode foils Carbon black 2 < 1 mm Crushing 2 Screening 2 Crushing products > 1 mm Cage materials Al concentrate Airflow separation 2 Cu concentrate 11

12 WP4 : Business Models et LCA LCA Objectif : réaliser une évaluation environnementale des solutions fin de vie étudiées dans le cadre du projet. Identifier les avantages environnementaux associés au différents scénarios. Analyse de Cycle de vie (Life Cycle Assessment) : Méthode permettant de quantifier les impacts environnementaux d un produit sur l ensemble de son cycle de vie, c est-à-dire de l extraction des matières premières à sa fin de vie. (ISO standard 14040) Approche multi-étape : prend en compte toutes les étapes du cycle de vie Approche multi-critère : prend en compte un ensemble d impacts environnementaux Impacts sur l air Réchauffement climatique (kg eq.co 2 ) Augmentation de la température à cause de l effet de serre Oxydation photochimique (kg eq.c 2 H 4 ) Création d ozone dans la troposphère à partir de composés organiques volatiles et de NO x Acidification (kg eq.so 2 ) Formation d éléments acides qui précipitent et forment les pluies acides Impact sur l eau Eutrophisation (kg eq.po 4 3- ) Augmentation du taux de composés nitrates et phosphates dans l eau responsable de la prolifération d algues vertes Impacts sur les ressources Appauvrissement des ressources (kg eq.sb) Appauvrissement en ressources naturelles non renouvelables, minéraux et métaux

13 WP4 : Business Models et LCA Scénario de référence : Solution de 2 nde vie pour stockage d énergie dans des habitations Procédé de recyclage mécanique développé par l université de Freiberg Paris, 15 janvier

14 WP4 : Business Models et LCA Avancement LCA : Les résultats sont en cours d analyse Une revue critique est engagée auprès d EVEA afin de valider la pertinence de la modélisation réalisée sur le scénario de référence. Paris, 15 janvier

15 WP4 : Business Models et LCA 1- Revue de littérature 2- Synthèse des études de marché 3- Entretiens avec les acteurs de la chaine de valeur Réflexion sur les BM soutenables et benchmarking des BM actuels ou en cours d émergence des batteries Li-ion Détermination des segments de marché actuels (horizon : ) Détermination des étapes du cycle de vie des batteries, des acteurs de la chaîne de valeur et repérage /conception BM associés Etablissement des configurations technoéconomiques probables Détermination du volume de batteries et de la puissance disponibles pour la 2nde vie, puis le recyclage Scénarios de Business Models Paris, 15 janvier

16 WP4 : Business Models et LCA 5 scenarii of Sustainable BM Paris, 15 janvier

17 WP4 : Business Models et LCA 1st techno-economic configuration First Life Second life End of life Electro-mobility Home or Building Energy Management System Recycling Cell/Battery manufactur ers Automotive manufacture rs Mobility operators Operators of charging stations Recyclers/Batt manufacturers Network operators Energy agregators Recyclers/dismant lers Battery lifecycle Extraction/purchase of raw materials Production of components Production of cells Battery manufacturing Automotive assembly Distribution of motor vehicless Use of motor vehicles Battery test Battery reconditionning Software Installation in HEMS Maintenance Battery test Grinding of batteries Recycling processes (hydrometallurgy/ pyrometallurgy) Components distribution/ landfilling Actors Business model 2 Use in HEMS T&L T&L T&L T&L T&L T&L T&L T&L T&L

18 WP5 : Small Scale Pilot Objectif : Etude de la faisabilité industrielle de solutions de 2 nde vie et de recyclage Construction d un pilote à petite échelle sur la solution la plus prometteuse Choix d un pilote sur le procédé de recyclage. Partenaire en cours de validation Paris, 15 janvier

19 WP6 : Communication Objectifs: - optimiser la stratégie de communication et les outils en fournissant un cadre cohérent - Assurer la dissémination des résultats produits Paris, 15 janvier

20 Conclusions Fin du projet le 31/08/15 (+ 4 mois) Les derniers résultats permettront d identifier: la performance technico-économique du procédé de recyclage défini dans le projet (pilote) les avantages environnementaux liés à la 2 nde vie des batteries Les business models les plus prometteurs Paris, 15 janvier

21 Merci de votreattention 21