Récemment, le professeur Karim Zaghib (photo de l’image entête) un pionnier mondial du développement des batteries Lithium-Fer-Phosphate (LFP), a co-signé un article de synthèse majeur sur les batteries LFP et LMFP, avec trois de ses collègues de l’Université Concordia à Montréal.
Cet article, paru dans la revue Material Science and Engineering R, est disponible en ligne depuis le 4 mai 2024. On y retrouve une revue exhaustive de la littérature, des mines au châssis d’un véhicule électrique (VÉ), avec 301 références. Les sujets traités partent des ressources initiales, de leurs réserves, des procédés miniers et de la demande, et continuent avec la préparation des matériaux de batteries, les méthodes utilisées pour produire les électrodes et l’électrolyte. Vient ensuite la production des cellules, des modules et des blocs batteries. Bien sûr, les performances comme la sécurité, le coût et l’efficacité sont abordés, de même que les émissions de gaz à effet de serre (GES). Une source d’informations unique!
C’est de ce dernier sujet (les GES) dont je vais vous parler dans cet article, en particulier de la figure 15 de l’article des chercheurs de Concordia. La partie c) de cette figure (ci‑dessous) montre les émissions dues à la production des cellules LFP, en les comparant à celles des batteries NMC dans la plupart des VÉ sur nos routes aujourd’hui, en Europe et en Amérique. Les émissions sont exprimées en kg CO2eq/kWh, pour une production des cellules dans différentes régions du monde, de 2020 à 2050.
Comparaison des GES émis pour la production des cellules LFP et NMC, dans différentes régions du monde, de 2020 à 2050. Source : Université de Concordia.
La première chose qui saute aux yeux c’est à quel point les émissions de GES vont diminuer rapidement, en raison de nouveaux procédés de fabrication des cellules et de l’utilisation de plus d’énergie renouvelable dans les 25 prochaines années. Ensuite, on constate que la fabrication des cellules LFP émet environ 25% moins de GES que la fabrication des cellules NMC.
Concernant les différentes moutures des batteries Li-ion NMC (111, 532, 622, 811, 955) et l’autre type NCA utilisé par Tesla, les émissions de GES sont sensiblement les mêmes, comme l’atteste le graphique suivant, tiré de l’article «Estimating the environmental impact of global lithium-ion battery supply chain : A temporal, geographical, and technival perspective», publié en novembre 2023, dans la revue PNAS Nexus, par des chercheurs du Royaume-Uni, du Canada et de l’Arabie Saoudite.
Comparaison des émissions de GES de différentes batteries, montrant que seule la batterie LFP se détache du lot. Source : Article dans la revue PNAS Nexus par les chercheurs J. A. Llamas-Orozco et al..
Maintenant, les émissions de GES pour la fabrication des cellules de batteries du premier graphique (chercheurs de Concordia) ne tiennent pas compte du nombre de cycles de recharge. Or, si une cellule LFP dure 2 fois plus longtemps qu’une cellule NMC, les GES des cellules LFP n’offrent pas seulement un gain de 25%, car il faudra deux cellules NMC pour faire le même travail qu’une cellule LFP. En posant une valeur arbitraire de 100 aux émissions pour fabriquer une cellule NMC, pour fabriquer deux cellules ça va donner des émissions de 200, vs seulement 75 pour la cellule LFP. Les cellules NMC émettraient alors, sur le cycle de vie, 2,66 plus de GES!
Or, dans mon article sur la batterie LMFP Astroinno de Gotion High Tech, on apprend que ces batteries peuvent être rechargées 4000 fois vs 1 500 fois pour les batteries NMC.
CONCLUSION
Avec l’entrée en force imminente des batteries LFP sur le marché, dont j’ai parlé dans mon dernier article, on s’aligne vers des émissions de GES bien inférieures à celles des autres batteries commerciales actuelles.
