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Fabrication et recyclage de batteries : un défi collectif pour l’Europe

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Franck Papon, expert référent batteries chez Bosch Rexroth France, revient sur les opportunités et les pressions auxquelles la filière européenne de production de batteries est confrontée. Il nous explique comment Bosch Rexroth, via son centre de compétence dédié, accompagne tous les acteurs de cette filière dans leur quête de compétitivité, et nous parle d‘une innovation qui pourrait accélérer très fortement le recyclage.

Un podcast pour tous ceux qui cherchent à développer des batteries plus performantes et plus durables, quel que soit le degré de maturité de leur projet.

Animateur : Je suis ravi de vous accueillir pour ce nouvel épisode d’Expertise Podcast dans lequel nous allons parler d’un sujet essentiel pour la transition énergétique : la production de batteries. J’ai à mes côtés Franck Papon, expert référent du sujet pour la France chez Bosch Rexroth.

Ensemble, nous allons voir quels sont les défis techniques que l’écosystème européen de fabrication de batteries doit relever et comment Bosch Rexroth peut y contribuer, grâce notamment à son Centre de Compétences dédié.

Avant d’entrer dans le vif du sujet, je vous propose que nous revenions un instant sur les éléments de contexte, et surtout les enjeux, qui font de la production de batteries en Europe un sujet brûlant. La cour des comptes européenne a publié en juin 2023 un rapport intitulé « La politique industrielle de l’UE en matière de batteries : un nouvel élan stratégique est nécessaire ».

Dans ce rapport, il est notamment dit que la capacité de production européenne de batteries lithium-ion pourrait passer de 44 gigawattheures en 2020 à environ 1 200 d’ici à 2030, mais que le déploiement effectif de ces capacités pourrait être compromis par des facteurs géopolitiques et économiques. Pouvez-vous nous dire, Franck, comment vous interprétez ce message ?

Franck Papon : Effectivement, je crois qu’il y a en projet la construction d’une cinquantaine d’usines de batteries en Europe d’ici à 2030. Bien normalement, celà génére une vraie effervescence dans tout l’écosystème, que ce soit chez les entrepreneurs, les clusters et les syndicats professionnels L’objectif pour chacun est de faire les bons choix industriels.

La production de batteries est soumise à des contraintes géopolitiques fortes pour deux principales raisons :la première est le besoin d’accéder à des matières premières sur lesquelles nous n’avons pas la main. L’Union Européenne importe la totalité du lithium raffiné qu’elle consomme, et est aussi très dépendante des importations des autres métaux rares tels cobalt, nickel, manganèse ou encore graphite. Par ailleurs, ces matières premières sont produites dans peu de pays, ce qui augmente la tension, d’autant que la demande dépassera l’offre dès 2030.

La production de batteries paie aussi les conséquences d’un désinvestissement massif pendant plusieurs décennies, ce qui fait que nous avons perdu des pans entiers de savoir-faire. Aujourd’hui, le handicap de l’Europe sur le plan économique est principalement du à 2 points :

  • tout d’abord l’avance technologique et industrielle de la Chine, qui reste le premier producteur mondial
  • et ensuite par le soutien massif du gouvernement américain aux batteries produites sur son sol.

Si nous voulons changer la donne, nous allons devoir jouer collectif.

Animateur : Donc, si je comprends bien, pour faire les bons choix, il faut envisager le besoin en batteries à l’échelle de l’Europe et de manière globale. Et peut-être même en incluant le recyclage ? Quelle est votre vision Franck, et celle de Bosch Rexroth à ce propos ?

Franck Papon : On voit bien que face au déficit de ressources pour la production de batteries en Europe, la chaîne de valeur s’organise. Il y a beaucoup de partenariats qui se nouent, car nous avons peu de temps pour récupérer les savoir-faire et monter les usines : l’urgence favorise la coopération.

Je pense aussi que nous avons la chance d’être à une période charnière en matière de technologie : nous sommes en quelque sorte au point zéro de la batterie nouvelle génération, plus performante, plus sûre, plus durable… Cela crée des opportunités pour les nouveaux entrants. La R&D est essentielle pour les acteurs européens, et la fabrication doit suivre l’innovation. Il faut donc aussi de nouvelles lignes de production, avec des technologies rapides à intégrer, et flexibles.

Quant au recyclage, pour moi il est essentiel de le prendre en compte dès maintenant. Autant pour des raisons d’indépendance industrielle que pour des raisons économiques, et bien sûr environnementales.

Donc oui, nous développons chez Bosch Rexroth une vision globale pour le secteur particulier des batteries, en intégrant toutes les étapes y compris la réutilisation et le recyclage en fin de vie. C’est grâce à cette vision que nous pouvons accompagner les intégrateurs dans la conception de lignes de production.

Animateur : Y-a-t-il des savoir-faire particuliers que vous mettez au service de cette industrie ? Et quelle expérience aviez-vous de ce secteur avant de vous lancer dans vos premiers projets européens ?

Franck Papon : Quand on parle de fabrication de batteries, on parle surtout d’assemblage. Une batterie est composée d’une multitude de pièces et de sous-ensembles. Dans cette phase d’assemblage, la gestion du mouvement est essentielle. Il s’agit là du cœur de métier de Bosch Rexroth. Nous sommes un groupe implanté mondialement, et nous avons finalement toujours été présents dans ce secteur. Nous sommes aussi très présents hors Europe. Cela fait plus de 10 ans que nous équipons des lignes de production en Asie ; et nous sommes aussi acteurs pour les lignes d’assemblage de batteries pour Tesla aux États-Unis.

Notre centre de compétences batteries travaille sur plusieurs dizaines de projets à l’échelle européenne et a déjà contribué à la mise en service de très nombreuses lignes.

Parmi les savoir-faire que nous proposons, il y a par exemple la gestion du déroulage de bobines que nous maîtrisons parfaitement dans l’imprimerie et qui s’applique parfaitement à la fabrication d’électrodes ; mais aussi toute la gestion des mouvements lors des phases d’assemblage. Manipulation, positionnement et convoyage sont des opérations qui doivent être réalisées avec précision et à forte cadence.

Animateur : Nos auditeurs ont peut-être envie d’en savoir un peu plus, est-ce que vous pouvez nous donner des exemples de composants ou de solutions Bosch Rexroth que l’on peut retrouver aux différentes étapes de la fabrication d’une batterie ?

Franck Papon : Oui bien sûr.
Commençons par la fabrication des électrodes : on va retrouver les moteurs et les variateurs Bosch Rexroth, ainsi que tous les composants du contrôle des machines tournantes et des process d’enduction.

Ensuite, pour la fabrication des cellules, nous avons des solutions d’automatisation qui allient la rapidité du mouvement et la précision, des systèmes de transfert électromagnétique ultra-flexibles et extrêmement dynamiques, mais aussi des modules intégrés pour les fonctions de pressage,

Puis pour l’assemblage des modules, viennent s’ajouter des solutions de convoyage plus classiques, qui peuvent être mixées avec le convoyage magnétique, mais aussi des modules intégrés pour des applications de dépose de colle, de joint d’étanchéité… et tout cela est agrémenté de fonctions software avec des bibliothèques qui facilitent l’intégration.

L’assemblage final des packs est plutôt réalisé chez les constructeurs. Nous leur proposons des solutions de convoyage lourd, mais aussi des moyens robotiques et intralogistiques adaptées à cette opération.

Enfin, on retrouve également nos solutions de convoyage et de contrôle en fin de production. ceux ci sont intégrés dans les bancs de test destinés aux contrôles de fin de ligne.

Tous les composants, systèmes et solutions de contrôle que nous proposons sont conçus pour être connectés, via des interfaces ouvertes. Nous proposons aussi une nouvelle plateforme d’automatisation, ctrlX AUTOMATION, qui est non propriétaire et ouverte aux développements d’applications, comme le sont nos smartphones. La plateforme ctrlX AUTOMATION est capable de gérer d’une seule main les moyens de production, mais aussi les données issues de cette production. Et les données sont dorénavant un élément essentiels pour assurer la traçabilité des batteries. Je vous rappelle que chacune des batteries produites devra prochainement être dotée d’un passeport numérique pour en assurer suivi et traçabilité.

Animateur : Nous avons parlé de l’importance du recyclage des batteries pour que le modèle européen soit compétitif et pérenne.
Je crois que Bosch Rexroth a récemment breveté une innovation importante pour le déchargement des batteries en fin de vie ; pouvez-vous nous expliquer de quoi il s’agit ?

Franck Papon : Oui, c’est une très belle invention. Mais il faut prendre le sujet dans son ensemble pour mieux comprendre son intérêt. Le recyclage des batteries est encore limité car il a à ce jour peu de véhicules électriques en circulation. Mais avec les volumes de ventes croissants et la réglementation européenne qui imposera des quotas de recyclage dans un premier temps puis de réutilisation des métaux recyclés dans les nouvelles productions de batteries, la situation va changer. Actuellement, recycler une batterie est une opération manuelle longue, fastidieuse et dangereuse à cause du risque d’incendie. Si nous voulons que le recyclage se développe, il faut apporter plus de sécurité et trouver le moyen d’augmenter les cadences. L’automatisation du process est un angle d’attaque sur lequel nous travaillons activement. Mais Il n’est pas le seul. Nous nous sommes intéressés au déchargement des batteries; une étape clairement incontournable pour la sécurité des opérateurs et des machines. Et nous avons trouvé un moyen pour décharger complètement les batteries en un minimum de temps.

Notre solution permet d’obtenir une décharge profonde et permanente en 15 à 30 minutes. Cette durée dépendra de l’état de charge et de santé de la batterie à son entrée dans le process. Concrètement, cela veut dire qu’on aura à l’issue du process de décharge une tension résiduelle nulle dans les packs, modules ou cellules, ce qui permettra aux opérateurs d’intervenir sans risque, et qui sécurisera aussi le process de broyage du risque d’incendie. L’énergie résiduelle des batteries est par ailleurs récupérée et reinjectée dans le réseau de l’entreprise ou le réseau public.

Je tiens à préciser que nous développons aussi des solutions pour la reconnaissance, le test et le diagnostic de la batterie. Cela permet de calibrer en temps réel les machines et postes de travail dédiés au recyclage. C’est une étape très importante car les quantités et variétés de batteries à traiter vont être grandes. Nous développons aussi des postes opérateurs spécifiques pour le démontage des batteries.

L’idée est d’avancer vers une « économie circulaire » de la batterie.
Le recyclage est une étape certes quasiment obligatoire, mais il permettra de rendre la production européenne encore plus compétitive car la hausse des couts des matières premières évoluera inévitablement en fonction de la demande : je vous rappelle que selon l’Agence internationale de l’énergie, les augmentations de prix sur les matières premières ont entraîné une hausse de 15 % du prix des blocs-batteries en 2022.

Si j’en crois le nombre de personnes qui viennent me voir lorsque je présente nos solutions dans une conférence, celle du recyclage était très attendue. J’espère qu’elle contribuera très vite à atteindre voire dépasser les quotas de matières premières recyclées dans les batteries.

Animateur : Merci Franck ; cela ouvre des perspectives optimistes dans un futur relativement proche. Chers auditeurs, j’espère que ce tour d’horizon rapide aura aiguisé votre appétit et que vous aurez envie d’en savoir plus sur les solutions proposées par Bosch Rexroth pour accompagner le développement d’une filière européenne de la batterie. Si c’est le cas, n’hésitez pas à aller consulter la page dédiée à ces solutions sur le site Bosch Rexroth, ou à vous rapprocher de votre interlocuteur habituel.

Je vous donne rendez-vous très vite pour découvrir ensemble un nouveau sujet.

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