Piles lithium - un enfant entre la vie et la mort

Les piles au lithium sont sûrement l'avenir de beaucoup de piles actuelles, et également comme on a pu le voir dans des articles précédents, dans l'utilisation pour batteries voitures, téléphones etc.

Cependant, il est bon de prendre des précautions avec ces piles car les composants sont très très nocifs pour celui qui aurait le malheur d'entrer en contact direct avec ces matériaux.

Bien sûr, ceci est valable pour la plupart des piles et objets connus pour être toxiques mais le lithium est tout de même plus abrasif et dangereux et rares sont les fois où l'on entend parler de tels problèmes.

Ainsi, un enfant de 2 ans aux USA a ingurgité une pile au lithium en Octobre 2010.
Il a réussi à l'extraire de la télécommande et l'a avalée. Malade pendant 3 jours, il a commencé a vomir du sang car le lithium s'échappait de la pile.
Il a dû subir plus de 18 opérations jusqu'à maintenant pour être soigné, mais il n'est toujours pas guéri.
Le lithium lui a provoqué de graves lésions aux poumons.

Dans toutes les maisons, des dangers existent certains moins communs que d'autres, il convient de toujours garder à l'esprit que ces objets du quotidien, indispensable de nos jours, doivent faire l'objet d'une surveillance aigüe en présence d'enfants, d'animaux, et même d'adultes.

Des piles lithium au gel et transparentes: petites explications!

Non vous ne rêvez pas, la pile lithium-ion flexible et entièrement transparente existe bien!

Des chercheurs américains de Stanford ont cherché à développer une toute nouvelle technologie de pile qui ressemble vraisemblablement à un film plastique très souple si on en croit la photo ci-dessous:

Ils ont réduit au maximum les électrodes en dessous de 50 microns pour les rendre invisible à notre échelle et ainsi rendre l'enveloppe transparente.
Cependant, la puissance délivrée par cette pile plutôt étrange est inférieure à une pile lithium classique.

Et la pile lithium au gel en avez-vous entendu parlé?
Si ce n'est pas le cas, faisons donc un petit débriefing ici:
Une technologie de pile lithium au gel a été développée, capable de rendre ces dernières moins chères, ce qui est déjà un bon point car en général ces piles sont assez chères, et plus résistantes, sous différentes formes et tailles.

Les piles lithium qui sont traditionnellement sous forme de cellules scellées contiennent une électrolyte chimique liquide et une séparateur sous forme de film poreux qui ne permet pas aux électrode de se toucher directement.
L'avantage de ce gel est d'agir comme un puissant conducteur qui supprime le besoin d'un séparateur.
De plus ce gel est flexible et résistant au choc, et possède également l'avantage de pouvoir être découpé en n'importe quelle taille.

Affaire à suivre pour l'arrivée de ces nouvelles piles sur le marché.

Le lithium des piles pour les nuls : excellent

Qu’ils soient américains, européens, japonais, coréens ou même chinois, les constructeurs travaillent sur des projets de véhicules électriques ou hybrides utilisant des batteries contenant du Lithium. Avant d’étudier ses enjeux économiques et environnementaux, je vous propose une formation de type « Le Lithium pour les nuls » !

Le Lithium est un élément chimique. Lorsqu’il est pur, il s’agit d’un métal mou, de couleur argenté. Outre ses usages médicaux (il est utilisé principalement dans des antidépresseurs !), le Lithium est utilisé comme anode de batterie grâce à ses propriétés ad hoc. Batteries d’ordinateurs et téléphones portables en tête aujourd’hui, batteries pour nos véhicules demain !

Pourquoi le lithium ?

Si le marché des véhicules hybrides rechargeables et électriques se développe, il faudra fabriquer de plus en plus de batteries ! Ces dernières seront pour la plupart de type Lithium-ion parce que cette technologie offre une bonne densité d’énergie massique. Pour les nuls, auxquels je m’identifie complètement, ça veut tout simplement dire que les performances de la batterie seront meilleures que celles que nous connaissions jusqu’aujourd’hui dans l’automobile (batterie NiMH dans la Prius par exemple). Voilà pourquoi les piles lithium sont plus puissantes et donc plus chères.

Où trouve-t-on du Lithium ?

Le Lithium est extrêmement répandu dans la nature, mais il doit avoir une concentration élevée pour pouvoir être exploité. Et les endroits qui répondent à cette contrainte sont plutôt rares. Le lac salé fossile « Salar de Uyuni », dans les Andes Boliviennes, vestige d’un lac d’eau de mer asséché (et plus vaste désert de sel au monde), détiendrait à lui seul entre 40% et 50% des réserves mondiales. En y ajoutant un lac chilien (Salar de Atacama) et un lac argentin (Salar del Hombre Muerto), on détient 70% des réserves mondiales !

Je m’exprime volontairement au conditionnel parce qu’avec les enjeux grandissants, la véracité des informations est difficile à vérifier… Outre les réserves au Tibet, en Australie, aux Etats-Unis et en Russie qui devaient représenter les 30% restants, la presse fait écho depuis peu de réserves en Afghanistan.

Enfin, à ces ressources terrestres, il convient d’ajouter les ressources marines qui sont plus difficilement exploitables.

Quelques chiffres autour du Lithium

Pour 1kWh de capacité de stockage de batterie, il faut 113 grammes de Lithium, soit 600 grammes de carbonate de Lithium.
Pour une voiture équipée d’une batterie de 24kWh (environ 160 Km d’autonomie), il faut donc 2,7 Kg de Lithium (14,4 Kg de carbonate de Lithium).

Pour une batterie d’ordinateur de 90Wh, il faut environ 8 grammes de Lithium.

Quid des réserves ?

L’évaluation des réserves d’une matière première est un exercice toujours délicat. Les incertitudes sont autant techniques que politiques. Il suffit de parler de pétrole pour s’en convaincre !

Mes recherches me permettent de vous annoncer que les réserves oscillent entre 10 et 30 millions de tonnes… et ces chiffres ne tiennent pas compte des 0,17g/m3 de Lithium présent dans la mer, soit environ 240 000 milliards de tonnes !!!

En appliquant la formule de calcul ci-dessus, il est possible de fabriquer 370 millions de batteries de Renault Fluence (24kWh, 160 Km d’autonomie) avec 1 million de tonnes de Lithium.

Si toutefois vous aviez encore un doute, le très sérieux organisme allemand « Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung » (ZSW) vient de révéler cet été le résultat de son enquête sur les réserves de Lithium, et arrive à la conclusion que les réserves sont suffisantes pour 10 milliards de voitures 100% électriques. Vous voilà rassurés ;-)

Combien coûte le Lithium ?

Difficile encore une fois de trouver des informations claires.

Je vous propose un nouveau calcul de manière à vous rassurer : le prix du carbonate de Lithium chilien (2/3 du Lithium vendu dans le monde) s’élevait à 6,6 $ le Kg en 2009. Pour produire notre batterie de 24kWh citée en exemple ci-dessus, il nous en coûtera 95 $. Au regard des premiers tarifs annoncés de véhicules 100% électriques « batteries incluses », je peux aisément affirmer que le coût du Lithium ne représente même pas 1% du prix de la batterie !

Recyclable ?

Le Lithium est recyclable, selon les sources, de 98% à 100%. Autant dire que c’est une excellente nouvelle : la demande, qui va augmenter rapidement si le marché des véhicules électriques et hybrides plug-in se développe, devrait ensuite baisser considérablement. Adieu schéma de dépendance à la matière première comme nous le connaissons aujourd’hui avec le pétrole !

Quels enjeux ?

Les enjeux économiques, politiques et environnementaux restent cependant importants actuellement autour du Lithium.

Les impacts écologiques nous intéressent particulièrement chez Automobile-propre, et c’est pourquoi nous allons vous proposer prochainement un article sur la course au Lithium en Bolivie.

Vidéo : explosion d'une boite avec des piles lithium

Pourquoi ne faut-il pas tirer sur une boite de piles lithium ? Si vous voulez le savoir, regardez simplement la vidéo qui suit et vous saurez qu'il ne faut pas jouer avec les piles au lithium 3v car cela peut être dangereux si on ne se cantonne pas à l'utilisation classique dans les flash d'appareils photo par exemple !

Procédures avec les piles lithium

PROCEDURES PILES LITHIUM

Si vous possédez un stock important de piles lithium
(par exemple issu d'étiquettes électroniques)
1- Ne mélangez pas ces piles avec les autres piles usagées
2- Appliquez l'une des procédures ci-dessous.
3- Interrogez Corepile pour toute question.
4- Faites une demande de collecte spécifique pour que le collecteur prenne ses précautions lors de l'enlèvement.

Risques :
Les piles bouton lithium contiennent de l’électrolyte à base d’éther.
Lorsque des piles bouton lithium non déchargées se mettent en contact, il en résulte un effet de résistance et un déchargement qui se traduit par une forte augmentation de la température des piles.
Lorsque la température atteint 90°C, l’éther explose et la pile éclate, libérant le lithium natif (produit alcalin) qui s’enflamme immédiatement avec l’hygrométrie ambiante.

Matériel nécessaire :
- Un seau plastique de 20 Litres avec couvercle
- Du sable, de la vermiculite ou de l’absorbant
Procédure et recommandations :
Lors des manipulations, il est recommandé de porter des gants, de travailler par petites quantités (5 Kg maximum) et dans un lieu couvert mais ventilé.
Le port de lunettes de protection est aussi préconisé.

1- Mettre environ 1cm de sable, de vermiculite ou autre absorbant au fond du seau
2- Déposer les piles usagées dessus sur environ 1cm d’épaisseur
3- Recouvrir d’environ 1cm de sable, de vermiculite ou autre absorbant et répéter l’opération jusqu’à ce que toutes les piles aient été changées.
4- Faire une demande de collecte spécifique à Corepile en précisant qu’il s’agit d’un seau de piles lithium.
5- En attendant la collecte, stocker le seau à l’abri de la pluie et éloigné de tout objet inflammable



Transport : Une demande spécifique pour l’enlèvement doit être faite à Corepile car le transport de ces piles nécessite des précautions particulières. Si Corepile n’est pas prévenu et qu’un incident lié à ces piles survient lors du transport ou du stockage, le magasin sera tenu pour responsable.
En cas de départ de feu :
Verser les piles sur le sol et les recouvrir avec du sable.
Eventuellement utiliser un extincteur à poudre ou à CO2
Ne pas utiliser d’eau
Procédure 1 :
Seau plastique et absorbant

Risques :
Les piles bouton lithium contiennent de l’électrolyte à base d’éther.
Lorsque des piles bouton lithium non déchargées se mettent en contact, il en résulte un effet de résistance et un déchargement qui se traduit par une forte augmentation de la température des piles.
Lorsque la température atteint 90°C, l’éther explose et la pile éclate, libérant le lithium natif (produit alcalin) qui s’enflamme immédiatement avec l’hygrométrie ambiante.

Matériel nécessaire :
- Un rouleau de scotch
- Un bac plastique ou un carton

Procédure et recommandations :
Lors des manipulations, il est recommandé de porter des gants, de travailler par petites quantités (5 Kg maximum) et dans un lieu couvert mais ventilé.
Le port de lunettes de protection est aussi préconisé.
1- Dérouler environ 1m de scotch sur une table, face collante vers le haut
2- Déposer les piles tous les centimètres
3- Recouvrir d’une bande de scotch de façon à bien isoler toutes les piles
4- Stocker ces bades dans un carton ou un bac plastique séparé des piles ménagères que la clientèle vous rapporte
5- Faire une demande de collecte spécifique à Corepileen précisant qu’il s’agit de piles lithium isolées par du scotch
6- En attendant la collecte, stocker le bac à l’abri de la pluie et éloigné de tout objet inflammable


Transport : Une demande spécifique pour l’enlèvement doit être faite à Corepile car le transport de ces piles nécessite des précautions particulières. Si Corepile n’est pas prévenu et qu’un incident lié à ces piles survient lors du transport ou du stockage, le magasin sera tenu pour responsable.
En cas de départ de feu :
Verser les piles sur le sol et les recouvrir avec du sable.
Eventuellement utiliser un extincteur à poudre ou à CO2
Ne pas utiliser d’eau
Procédure 2 :
Scotch

Risques :
Les piles bouton lithium contiennent de l’électrolyte à base d’éther.
Lorsque des piles bouton lithium non déchargées se mettent en contact, il en résulte un effet de résistance et un déchargement qui se traduit par une forte augmentation de la température des piles.
Lorsque la température atteint 90°C, l’éther explose et la pile éclate, libérant le lithium natif (produit alcalin) qui s’enflamme immédiatement avec l’hygrométrie ambiante.

Matériel nécessaire :
- Emballage vide des piles neuves
- Un bac plastique ou un carton

Procédure et recommandations :
Lors des manipulations, il est recommandé de porter des gants, de travailler par petites quantités (5 Kg maximum) et dans un lieu couvert mais ventilé.
Le port de lunettes de protection est aussi préconisé.
1- Remplacer la pile et déposer la pile usagée dans l’emballage de la pile neuve
2- Stocker ces emballages dans un bac plastique ou un carton
3- Faire une demande de collecte spécifique à Corepile en précisant qu’il s’agit de piles lithium isolées dans un emballage individuel
4- En attendant la collecte, stocker le conteneur à l’abri de la pluie et éloigné de tout objet inflammable


Transport : Une demande spécifique pour l’enlèvement doit être faite à Corepile car le transport de ces piles nécessite des précautions particulières. Si Corepile n’est pas prévenu et qu’un incident lié à ces piles survient lors du transport ou du stockage, le magasin sera tenu pour responsable.
En cas de départ de feu :
Verser les piles sur le sol et les recouvrir avec du sable.
Eventuellement utiliser un extincteur à poudre ou à CO2
Ne pas utiliser d’eau
Procédure 3 :
Emballage d’origine

Risques :
Les piles bouton lithium contiennent de l’électrolyte à base d’éther.
Lorsque des piles bouton lithium non déchargées se mettent en contact, il en résulte un effet de résistance et un déchargement qui se traduit par une forte augmentation de la température des piles.
Lorsque la température atteint 90°C, l’éther explose et la pile éclate, libérant le lithium natif (produit alcalin) qui s’enflamme immédiatement avec l’hygrométrie ambiante.

Matériel nécessaire :
- 1Kg de sel
- 10 litres d’eau
- un bac plastique étanche de 20 litres

Procédure et recommandations :
Attention, cette procédure ne s’applique que pour des piles usagées en bon état, pas écrasées, pas ouvertes, pas rouillées qui risquent en contact avec l’eau de créer un départ de feu
Lors des manipulations, il est recommandé de porter des gants, de travailler par petites quantités (5 Kg maximum) et dans un lieu couvert mais ventilé.
Le port de lunettes de protection est aussi préconisé.
1- Mélanger le sel et l’eau et attendre que le sel soit complètement dissout
2- Déposer dans cette eau les piles usagées en bon état
3- Les laisser se décharger durant 15 jours
4- Récupérer les piles et faire traiter l’eau avec vos effluents liquides
5- Déposer les piles par petites quantité dans les conteneurs pour piles Corepile (bac ou fût) en les répartissant à l’intérieur, pour éviter que de nombreuses piles lithium ne se retrouvent en contact
6- Faire votre demande de collecte comme d’habitude à Corepile en précisant qu’il y a des piles lithium en grande quantité dans le conteneur.
7- En attendant la collecte, stocker le conteneur à l’abri de la pluie et éloigné de tout objet inflammable


Transport : les piles lithium une fois déchargées représentent un risque faible d’incendie, aussi le transport peut se faire en mélange avec les autres piles rapportées par la clientèle. Cependant afin d’éviter tout problèmes, vous devrez impérativement prévenir Corepile de la présence de ces piles dans le conteneur
En cas de départ de feu :
Verser les piles sur le sol et les recouvrir avec du sable.
Eventuellement utiliser un extincteur à poudre ou à CO2
Ne pas utiliser d’eau
Procédure 4 :
Décharge dans l’eau salée

Risques :
Les piles bouton lithium contiennent de l’électrolyte à base d’éther.
Lorsque des piles bouton lithium non déchargées se mettent en contact, il en résulte un effet de résistance et un déchargement qui se traduit par une forte augmentation de la température des piles.
Lorsque la température atteint 90°C, l’éther explose et la pile éclate, libérant le lithium natif (produit alcalin) qui s’enflamme immédiatement avec l’hygrométrie ambiante.

Matériel nécessaire :
- Un seau métallique neuf de 10 litres
- Un fil de cuivre
- Une liaison à la terre
- Un fer à souder

Procédure et recommandations :
Lors des manipulations, il est recommandé de porter des gants, de travailler par petites quantités (5 Kg maximum) et dans un lieu couvert mais ventilé.
Le port de lunettes de protection est aussi préconisé.
1- Souder un seau métallique à un objet relié à la terre à l’aide d’un fil de cuivre
2- Déposer les piles bouton lithium dans le seau
3- Laisser les piles se décharger pendant 3 ou 4 jours
4- Vérifier le déchargement en contrôlant la température qui doit être comparable à la température ambiante
5- Déposer les piles par petite quantité dans les conteneurs Corepile en les répartissant à l’intérieur pour éviter que de nombreuses piles lithium ne se retrouvent en contact.
6- Faire votre demande de collecte comme d’habitude à Corepile en précisant qu’il y a des piles lithium en grande quantité dans le conteneur.
7- En attendant la collecte, stocker le seau à l’abri de la pluie et éloigné de tout objet inflammable


Transport : les piles lithium une fois déchargées représentent un risque faible d’incendie, aussi le transport peut se faire en mélange avec les autres piles rapportées par la clientèle. Cependant afin d’éviter tout problèmes, vous devrez impérativement prévenir Corepile de la présence de ces piles dans le conteneur
En cas de départ de feu :
Verser les piles sur le sol et les recouvrir avec du sable.
Eventuellement utiliser un extincteur à poudre ou à CO2
Ne pas utiliser d’eau
Procédure 5 :
Décharge dans un seau métallique

Risques :
Les piles bouton lithium contiennent de l’électrolyte à base d’éther.
Lorsque des piles bouton lithium non déchargées se mettent en contact, il en résulte un effet de résistance et un déchargement qui se traduit par une forte augmentation de la température des piles.
Lorsque la température atteint 90°C, l’éther explose et la pile éclate, libérant le lithium natif (produit alcalin) qui s’enflamme immédiatement avec l’hygrométrie ambiante.

Matériel nécessaire :
- Aucun

Procédure et recommandations :
Lors des manipulations, il est recommandé de porter des gants, de travailler par petites quantités (5 Kg maximum) et dans un lieu couvert mais ventilé.
Le port de lunettes de protection est aussi préconisé.
1- Remplacer les étiquettes sans séparer la pile usagée
2- Stocker les étiquettes et les retourner au fabriquant qui procèdera au démantèlement et au recyclage de la pile


En cas de départ de feu :
Verser les piles sur le sol et les recouvrir avec du sable.
Eventuellement utiliser un extincteur à poudre ou à CO2
Ne pas utiliser d’eau

Piles lithium sur une Volvo V60 hybride rechargeable

Après plusieurs années de tests menés sur un break V70, place à la modernité pour la première Volvo hybride rechargeable : elle sera basée sur le nouveau V60. Sortie prévue en 2012.
Alors que le véhicule de test développé depuis 2009 était basé sur le break V70, c’est finalement le plus récent V60 qui deviendra le fameux modèle hybride rechargeable attendu chez Volvo en 2012. La version de pré-production de ce V60 Plug-in Hybrid sera exposée dès le mois de mars 2011, au salon de Genève.

50 km en électrique
Sous le capot, pour entraîner les roues avant, on trouvera le moteur D5 2.4L turbo diesel de 215 chevaux. Il sera accompagné, au niveau de l’essieu arrière du moteur électrique ERAD (Electric Rear Axle Drive) de 72 chevaux. Celui-ci sera alimenté par des batteries lithium-ion 12 kWh (dérivé de piles lithium) et le tout fonctionnera avec une boîte de vitesse automatique à 6 rapports.
Le V60 Plug-in Hybrid sera donc un véhicule atypique : propulsion en mode électrique (50 km d’autonomie), 4 roues motrices en mode conjoint et simple traction lorsque le moteur thermique sera le seul à fonctionner si les batteries se déchargent entièrement.
Les ambitions de Volvo et de son partenaire Vattenfall, déjà exprimées du temps du V70 sont assez ambitieuses : consommation moyenne de 1,9 litres/100 km et émissions de CO2 inférieures à 50 grammes/km. L’autonomie totale devrait approcher les 1 200 kilomètres.



La même technologie que l'HYbrid4 de PSA ?
Une hybride diesel avec un train arrière électrique, on pense naturellement au Peugeot 3008 HYbrid4 qui sera le premier à commercialiser cette technologie dans quelques mois. Le principe est similaire à celui de la Volvo V60 mais les deux solutions sont différents en terme d'intégration et d'utilisation. PSA s'est d'abord entouré d'un autre partenaire, l’équipementier GKN, qui lui fourni la chaine de transmission de son essieu arrière électrique (différentiel, embrayage des roues).
La traction électrique de PSA intervient ensuite de la même manière que chez Volvo, en complément du thermique ou seule, mais les batteries ont une capacité nettement moins importantes ce qui n'autorise que de courtes distances en électrique. Le système Volvo, avec sa capacité de recharge sur secteur et son autonomie électrique de 50 km, est en quelques sortes une évolution du système PSA. Un tel système sera expérimentée par le français sur des flottes de démonstration à partir de 2012, pour une commercialisation en 2014.

Lors de sa sortie en 2012, cette V60 hybride affrontera d'autres concurrentes avec des technologies encore différentes, les Toyota Prius hybride rechargeable et Opel Ampera.
Volvo travaille également sur des modèles 100% électriques. Cette technologie est réservée à des modèles plus petits que le V60 puisque les tests sont menés depuis plusieurs années sur la base de la C30. Une version avec pile à combustible et reformeur d’hydrogène intégré est même à l’étude.