SCAR

Aperçu

Conception optimisée d’un système batterie pour un procédé de démantèlement automatisé, sécuritaire et durable

Dr Hélène PORTHAULT (Institut CEA-Liten)

La création d’une filière de recyclage de batteries vise à réduire l’empreinte carbone et les tensions sur certains matériaux. En 20 ans, l’énergie des batteries a été multipliée par 5, augmentant les risques pour les recycleurs face à des cadences croissantes. SCAR propose d’agir dès la conception pour faciliter le démantèlement et renforcer la sécurité. Il s’appuie sur un jumeau numérique pour automatiser le démontage et optimiser le design des batteries, couplé à une fonction de décharge profonde. Le projet développe aussi des techniques de démontage robotisées avec programmation intuitive, rendant les scénarios de désassemblage plus sûrs et adaptables. L’ensemble sera évalué par des analyses de cycle de vie et de coût, en intégrant des critères de performance et changement d’échelle.

Mots-clés

Système batterie ; sécurité ; éco-conception ; démantèlement ; automatisation ; jumeau numérique ; recyclage ; évaluation des impacts

Les tâches

Nos recherches

Définition du cadre du projet

Cette première tâche consistera à définir les contours de l’étude (choix des formats, chimies, etc.). Une analyse de risques sera ensuite réalisée pour identifier les niveaux de risque lors des phases de démantèlement et cibler les phases critiques à automatiser. Les critères d’évaluation des analyses de cycles de vie et de coûts seront également définis (taux de recyclage, temps de désassemblage, etc.) couplés à des entretiens avec des acteurs du secteur pour définir au mieux les critères d’importance et les différents scénarios de montée en échelle.

Automatisation du démantèlement : Fonctionnalités robotiques innovantes et éco-conception

Basé sur les choix précédents, un jumeau numérique du système batterie sera créé pour accélérer la recherche et les développements. Il servira de base aux itérations de conception dans l’optique de faciliter l’automatisation du démantèlement en développant des fonctionnalités robotiques innovantes. Ce travail inclura également le développement d’une interface de programmation intuitive pour permettre l’utilisation par des opérateurs non-experts en robotique. Ces innovations seront évaluées d’un point de vue cycle de vie et coût pour s’assurer de leur pertinence technico-économique dans une perspective de montée en échelle.

Décharge profonde en fin de vie

Un organe de décharge profonde intégré dès la conception de la batterie sera développé dans le but de réaliser la décharge finale pendant les temps morts de la fin de vie (stockage, transport, etc.). Il sera développé à différentes échelles : cellule, module et pack. La validité de la solution proposée sera démontrée au travers de tests abusifs sur un système à SOC 0% et en décharge profonde. Une analyse de cycles de vie et coûts sera également réalisée pour s’assurer de la pertinence des solutions techniques proposées.

Démonstration à l’échelle pack/module & évaluation finale

Un démonstrateur à l’échelle pack/module embarquant des cellules réelles sera conçu pour réaliser une démonstration à l’échelle 1 des différentes innovations développées au cours du projet (automatisation, décharge, etc.) à l’aide des robots déjà disponibles chez les partenaires. L’analyse cycles de vie et coûts finale sera réalisée sur la base de ces résultats. Le design et les solutions développées durant le projet SCAR seront présentées à un groupe d’industriels sélectionnés (recycleurs, fabricants de batteries, etc.) afin de recueillir leurs retours et préconisations sur les innovations proposées.