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Mise au point d'un nouveau procédé de recyclage des batteries lithium-ion

Le laboratoire Groupe de Physique des Matériaux (GPM) a développé un procédé durable de recyclage des éléments valorisables contenus dans les batteries lithium-ion. Ce travail, réalisé dans le cadre de deux projets (NeoBATT financé par l’institut Carnot ESP en 2018 et RECYLION co-financé par la Région Normandie et le FEDER en 2019), a permis le dépôt d’un brevet en gestion par Normandie Valorisation.

De gauche à droite : Samuel Jouen (MCF), Virginie Nachbaur (MCF), Béatrice Foulon (Tech.), Firas Ayadi (Post-doctorant)

De gauche à droite : Samuel Jouen (MCF), Virginie Nachbaur (MCF), Béatrice Foulon (Tech.), Firas Ayadi (Post-doctorant)

Dans le cadre de la transition énergétique, nous allons assister à une augmentation des besoins en éléments classés comme critiques tels que le lithium, le cobalt ou les terres rares [1]. Si aujourd’hui 100% des voitures étaient électriques, les besoins en cobalt et en lithium augmenteraient respectivement de 2 000 et 3 000 % [2]. Le lithium et le cobalt font partie des éléments contenus dans les cathodes des batteries lithium-ion utilisés dans ces véhicules. Les premières conséquences de cet immense besoin en matières premières critiques, sont l’épuisement des ressources, et l’augmentation des atteintes environnementales liées à leur extraction. A plus long terme il faut également s’attendre à une croissance des quantités de déchets à traiter, en particulier les batteries usagées. En France les quantités d’accumulateurs lithium-ion issus des véhicules électriques ont quadruplé depuis 2012 et les experts de la filière prévoient que le volume de batteries à recycler sera multiplié par 4 d’ici 2025 et par 35 d’ici 2040.
Afin d’apporter conjointement une réponse à ces trois problématiques, il devient nécessaire de développer des méthodes de recyclage respectueuses de l’environnement et universelles (adaptées à toutes les chimies de batteries). La règlementation européenne se durcit et impose des taux de recyclage de plus en plus importants [3] mais les procédés actuels, basés sur l’hydrométallurgie ou la pyrométallurgie induisent de fortes consommations d’énergie ou de solvant et produisent des déchets et sous-produits qui nécessitent eux-mêmes d’être traités.

Poudres d’alliages ou de selsLe projet développé au Département Ouverture Thématique et Innovation du Groupe de Physique des Matériaux (GPM, UMR 6634 CNRS), en collaboration avec le Laboratoire caennais de Cristallographie et Sciences des Matériaux (CRISMAT, UMR 6508 CNRS), concerne la mise au point d’un nouveau procédé permettant de séparer et récupérer l’ensemble des éléments présents dans une batterie, sous forme de poudres d’alliages ou de sels. Sans aucune attaque acide et réalisé sous pression et à basse température, le procédé met en jeu un solvant de faible impact environnemental, peu couteux et réutilisable plusieurs fois sans perdre de son efficacité. Il fonctionne sur les différents composés pour cathodes existant (LCO, LMO, NCA, NMC [4]), mais également sur les minerais de lithium pour en extraire le lithium. A terme, les matériaux produits pourraient être réinjectés dans la filière de production de batteries.
Le procédé a fait l’objet d’un dépôt de brevet en gestion par Normandie Valorisation [5].
Le projet a bénéficié du soutien de l’Institut Carnot Energie et Système de Propulsion (ESP), de la région Normandie et du FEDER. Plus récemment, il fait l’objet d’un financement de prématuration du CNRS.



[1] European Commission, Study on the EU's list of Critical Raw Materials Final report (2020)
[2] A. BelKaïd, "La face honteuse du métal bleu", Le Monde diplomatique, juillet 2020
[3] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52020PC0798
[4] LiCoO2 (LCO), LiMn2O4 (LMO), Li(NixMnyCoz)O2 (NMC), Li(NixCoyAlz)O2 (NCA)
[5] "Process of extraction of lithium from a material comprising lithium and at least another metal", WO 2021/148403 A1 (29/07/2021), Inventors : F. Ayadi, V. Nachbaur, V. Pralong [PDF - 1 Mo]

Informations pratiques :

Date de l'évènement : le 15 novembre 2021
Lieu(x) : Groupe de Physique des Matériaux UMR 6634 CNRS, Campus Sciences et Ingénierie Rouen Normandie, Avenue de l'Université, 76800 Saint-Etienne-du-Rouvray

Publié le 7 décembre 2021

mise à jour le 15 mars 2023



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