La quasi-majorité des appareils domestiques actuels fonctionnant sur batterie utilisent des batteries lithium-ion. On les trouve à peu près partout: téléphones, rasoirs, épilateurs, ordinateurs, montres, casques audio, appareils photo, installations photovoltaïques à batterie, et même voitures électriques. C’est certes un peu réducteur, mais schématiquement, on pourrait presque dire qu’une batterie de voiture électrique n’est rien d’autre qu’un alignement de centaines de batteries de téléphones portables.
La technologie lithium-ion trouve son origine dans les premières recherches effectuées par l’Anglais Stanley Whittingham pour le groupe pétrolier Exxon, au cours des années 1970, inquiet à cause de la crise pétrolière.
Les travaux seront ensuite repris successivement par l’Américain John B. Goodenough et le Japonais Akira Yoshino, qui en perfectionneront le fonctionnement. Sony et Toshiba seront les premiers à commercialiser des batteries lithium-ion en 1991.
Les principaux avantages sont une densité volumique élevée (capacité élevée, encombrement minimal), l’absence d’effet mémoire lors des cycles de charge/décharge, et une faible auto-décharge comparativement à la technologie nickel-hydrure métallique (NiMH), couramment utilisée auparavant.
Ce que l’on connaît moins en revanche, c’est comment est-ce que les batteries lithium-ion et l’électromobilité actuelle s’affranchissent – en grande partie – de l’utilisation des fameuses «terres rares» pour leur fabrication? Pourquoi en parle-t-on autant? Débunkons le mythe.
Avant de procéder au cours de physique, commençons par un cours de physique. Ce qu’on appelle, par abus de langage les «terres rares», sont en fait des métaux, au nombre de 17, qui ont des propriétés voisines. Dans le fameux tableau périodique des éléments de Mendeleïev, les «terres rares» sont les «lanthanides» (numéros 57 à 71) auxquels s’ajoutent le scandium (21) et l’yttrium (39).
L’éventail des utilisations de ces «métaux-terres rares» est très large et dépasse de loin le seul domaine de l'électromobilté: alliages légers à utilisation militaire, traceurs, lasers, colorants industriels, catalyseurs, aimants, revêtements de fours, appareils à rayons X, radiothérapie, disques durs, etc.
C’est souvent l’argument avancé par les détracteurs de l’électromobilité, arguant que leur – supposée – rareté signifie que leurs ressources ne sont pas infinies. Dans les faits, les «terres rares» ne sont pas rares. Leur abondance dans la croûte terrestre est bien plus grande que de nombreux autres métaux d’usage courant et les réserves exploitables de terres rares sont bien moins critiques que celles de nombreux autres métaux dits stratégiques. Leur «rareté» vient de la difficulté de leur exploitation: ces métaux nécessitent le plus souvent de les séparer du minerai dans lequel ils se trouvent et les raffiner, ce qui n’est pas sans engendrer des impacts environnementaux et sociaux importants et dont il faut aussi tenir compte.
Comme précisé plus haut, les «terres rares» ne sont, de nos jours, plus utilisées pour la fabrication des batteries lithium-ion. Il est vrai, en revanche, que la technologie NiMH, aux balbutiements de l'électromobilité, nécessitait une quantité importante de lanthane.
On retrouve en revanche encore du néodyme dans les aimants des moteurs électriques, au même titre que dans le moteur de nos lave-linge, aspirateurs ou ventilateurs, dans nos smartphones, nos haut-parleurs ou frigos, etc.
Près de 80% du néodyme utilisé dans l’industrie mondiale est d’origine chinoise. Alors que des réglementations strictes s’appliquent à l’extraction, l’exploitation et le raffinage des «terres rares» dans les pays occidentaux, la Chine n’en a cure et assoit son leadership au détriment de son environnement et de sa population. Si cette problématique n’inquiète personne lorsqu’il s’agit d’acquérir le dernier modèle de smartphone, le débat s’invite à la table en matière d’électromobilité.
A l’instar du lithium et du cobalt, les constructeurs automobiles mettent en place des chaînes d’approvisionnement écologiquement et socialement les plus responsables possibles. En parallèle, d'importants investissements sont réalisés dans la recherche et le développement, ainsi que la mise en place de filières de recyclage. La prochaine génération de moteurs électriques devrait utiliser du néodyme recyclé, voire possiblement s’en affranchir totalement.
La problématique des terres rares appartiendra donc presque au passé s'agissant de la traction électrique, mais reste au centre des préoccupations au regard de notre consommation de biens électroniques.
