Conférences

24 novembre 2011
Session 5
11 h

Minéraux et métaux stratégiques entrant dans la fabrication d’accumulateurs au lithium pour les véhicules électriques
Daniel Perlstein (Anextase)

Bien que ce soit la batterie de type NiMH (hydrure métallique de nickel) qui ait permis le lancement de la première automobile électrique hybride (la Toyota Prius) à la fin 1997, les constructeurs automobiles qui ont entrepris ou envisagent la production de véhicules hybrides ou tout électriques semblent avoir adopté la technologie des batteries au lithium-ion.

Cependant, la demande à moyen terme en matériaux entrant dans la fabrication des batteries au lithium-ion dépendra de plusieurs facteurs :

• le taux de croissance de production des véhicules tout électriques;
• le taux de croissance de production des véhicules hybrides;
• les types de batteries au lithium-ion retenus et, plus particulièrement, les matériaux actifs de cathode utilisés (oxydes de manganèse, oxydes de nickel-cobalt-manganèse, phosphates métalliques ou autres).

Il sera important de distinguer l’avenir du véhicule tout électrique, de celui de l’hybride et, pour le véhicule hybride, le type d’hybride qui pourrait devenir prédominant, puisque la taille des batteries (en kWh) et la quantité de matériaux actifs peuvent varier considérablement. Ainsi, la taille de la batterie de l’hybride « doux » Toyota Prius est de 1,8 kWh, celle de l’hybride « branché » Chevrolet Volt est de 16 kWh et celle de la tout électrique Nissan Leaf est de 24 kWh.

Il sera également important que l’avenir des batteries pour véhicule électrique soit lié à celui des batteries destinées au stockage d’énergie électrique, deux secteurs qui utiliseront les mêmes technologies de batteries.

Le matériau contenant le lithium nécessaire à la fabrication des batteries sera essentiellement le carbonate de lithium. Ce dernier est utilisé dans divers procédés pour former des oxydes métalliques lithiés, des phosphates métalliques lithiés et, parfois, le lithium métallique d’anode.

Le matériau de base pour l’anode demeurera le graphite, mais des matériaux alternatifs à base de silicium ou d’étain commencent à émerger.

Les matériaux des électrodes doivent être de la plus grande pureté possible et leur composition doit demeurer strictement invariable dans le temps. Deux grands types de procédés de production de matériau cathodique existent : les procédés thermiques à l’état solide et les procédés hydrothermiques. Chacun a ses avantages et ses inconvénients, selon la granulométrie des particules obtenues et leurs propriétés à l’échelle nanométrique. Dans le cas du phosphate de fer lithié (LiFePO₄), Phostech Lithium utilisera, au Québec, les deux types de procédés dans deux unités de production distinctes.