Nouveau lithium

Nov 10, 2023

31 mars 2023

Ellen Phiddian est journaliste scientifique chez Cosmos. Elle est titulaire d'un BSc (avec distinction) en chimie et communication scientifique, ainsi que d'une maîtrise en communication scientifique, tous deux obtenus à l'Université nationale australienne.

Avec leur densité énergétique et leur tension de fonctionnement élevées, il est difficile de battre une batterie lithium-ion. Mais le recyclage actuel nécessite des températures supérieures à 1 000°C, ou des produits chimiques corrosifs, ainsi qu'un gros travail de tri des batteries et des déchets excédentaires avant et après l'extraction du lithium.

Mais aujourd'hui, une équipe de chercheurs allemands a développé une méthode efficace de recyclage des batteries lithium-ion, qui peut être réalisée à basse température, en utilisant seulement un peu d'aluminium et d'eau. Et un broyeur à boulets.

Selon les chercheurs, il s'agit d'une méthode « universelle » : elle pourrait fonctionner sur n'importe quelle batterie lithium-ion.

"Cette méthode devrait augmenter l'efficacité à grande échelle, favoriser la durabilité environnementale et réduire le coût global du processus de recyclage des batteries lithium-ion", déclare le Dr Oleksandr Dolotko, chercheur à l'Institut de technologie de Karlsruhe, en Allemagne, et responsable auteur d'un article décrivant la recherche, publié dans Communications Chemistry.

« Actuellement, nous avons réalisé jusqu’à 70 % de récupération du lithium à l’échelle du laboratoire. »

La méthode utilise la « mécanochimie » : utiliser l’énergie mécanique pour provoquer une réaction chimique. Le broyage des réactifs dans un broyeur à boulets est une méthode courante pour y parvenir.

« Le traitement mécanique (ou broyage à boulets) est déjà utilisé dans les technologies de recyclage des batteries, mais uniquement pour broyer les électrodes lors de la préparation de la « masse noire » », explique Dolotko. (La « masse noire » est la matière dans laquelle les batteries sont transformées avant d'être recyclées.)

"Nous pensons que jusqu'à présent, les capacités de la mécanochimie n'ont pas été exploitées à leur plein potentiel dans les technologies de recyclage."

Le lithium des batteries lithium-ion est lié à l’oxygène et à divers métaux comme le cobalt, le manganèse, le nickel et le fer.

Les chercheurs ont découvert que lorsque ces composés étaient broyés avec de l'aluminium, l'aluminium agit comme un « agent réducteur » sur ces autres métaux : ils sont séparés, tandis que l'aluminium adhère au lithium et à l'oxygène.

Ensuite, lorsqu'il est doucement chauffé avec du dioxyde de carbone et de l'eau, il se transforme en carbonate de lithium : le composé habituellement utilisé pour fabriquer les batteries lithium-ion.

Dolotko souligne que, comme il y a généralement déjà de l'aluminium dans la feuille des cathodes des batteries, le processus ne nécessite pas vraiment de produits chimiques supplémentaires au-delà du dioxyde de carbone et de l'eau.

Ils peuvent également récupérer les autres métaux de la poudre générée par le broyeur à boulets, une fois le lithium extrait.

"Leur récupération est considérablement simplifiée après la réaction de réduction mécanochimique", explique Dolotko.

C'est parce qu'ils ont été « réduits » par l'aluminium : un processus qui nécessite généralement plus de chaleur et d'acide. Les chercheurs développent actuellement une méthode pour traiter tous ces métaux autres que le lithium.

Le processus étant simple, les chercheurs estiment qu’il devrait être simple à mettre en œuvre à l’échelle industrielle.

"Actuellement, nous participons à deux consortiums européens où cette technologie sera appliquée aux déchets de batteries lithium-ion traités industriellement, développée à grande échelle et évaluée pour sa rentabilité et son impact environnemental", explique Dolotko.

« En tant qu'inventeurs, nous pensons que l'adoption de cette technologie dans l'industrie est réelle et réalisable. Surtout si l’on considère que la technologie de recyclage des batteries lithium-ion en est encore à ses balbutiements.

« L’une des parties les plus difficiles de l’invention est terminée : la technique fonctionne. Il est maintenant temps de passer à un autre niveau, ce qui constitue notre prochaine étape passionnante.

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