Recyclage de Batteries LFP Orienté Faible Energie – LEOREC

Les préoccupations relatives à la protection de l'environnement et à l'indépendance énergétique en Europe conduisent à une transition vers une mobilité à faibles émissions de carbone. Dans cette optique, l'UE a récemment proposé la fin des véhicules thermiques dès 2035. Ce changement ambitieux ne pourra être réalisé que si un environnement industriel favorable à la production en masse de véhicules électriques (VE) est mis en place en Europe. À ce jour, la technologie la plus mature est celle des batteries Li-ion (LiB) à base de NMC qui dominent le marché de l'UE. Cependant, ces batteries nécessitent l'utilisation de cobalt, de nickel et de lithium, des métaux critiques produits en dehors de l'UE.
Heureusement, la substitution du cobalt et du nickel est tout à fait possible grâce à la technologie LFP qui offre d'excellentes performances en termes de stabilité, de sécurité et de longévité. Cette technologie, déjà adoptée par la Chine (qui produit plus de 70% des LiB), devrait s’imposer rapidement en Europe du fait de l'explosion des cours des métaux, et sous l'impulsion de fabricants tels que Tesla et VW.
Toutefois, ce changement de stratégie visant à privilégier les batteries LFP ne sera pas suffisant pour garantir l'indépendance énergétique de l'UE, à moins qu'il ne soit accompagné de deux mesures clés : la production et le recyclage des batteries au sein de l'UE. Bien que de nombreux acteurs européens aient annoncé la construction de plus de quarante gigafactories pour produire des batteries pour VE, ils sont encore peu nombreux à investir dans des projets de recyclage de ces batteries en fin de vie. Consciente de cette faiblesse, l'UE encourage le développement d'une industrie solide de recyclage des métaux critiques via des réglementations plus strictes et des subventions ciblées.
Dans ce contexte, le projet LEOREC vise à démontrer la faisabilité du recyclage des cathodes LFP par chimie douce, verte et à faible bilan énergétique, en vue de leur réutilisation pour la production locale de nouvelles LiB.
Notons que les techniques de recyclage actuelles ont été conçues pour récupérer les métaux à forte valeur économique tel que le cobalt, via des méthodes conventionnelles telles que la pyro- et, l'hydrométallurgie. Cependant, celles-ci sont jugées non rentables dans le cas du LFP. Ainsi, des méthodes de régénération à basses température et pression seront développées dans LEOREC afin de favoriser la réparation du LFP au lieu de sa destruction par les méthodes conventionnelles. Ceci permettrait de recycler efficacement, durablement et économiquement les cathodes LFP dans le cadre d'une économie circulaire. LEOREC vise à évaluer globalement deux procédés de régénération directe : la lithiation directe en conditions ambiantes (ADL) et la lithiation directe en conditions solvothermales (SDL). Après optimisation à l'échelle du laboratoire, la lithiation la plus performante des deux approches, sera ensuite mise à l'échelle chez le partenaire industriel. Les principaux obstacles à surmonter sont d'ordre énergétique, environnemental et sociétal. En effet, il s'agit de proposer une méthode (i) économe en énergie (à basse température voire à température ambiante), (ii) utilisant des solvants et des sources de lithium les plus écologiques possible, tout en (iii) réduisant au maximum les étapes nécessaires à la régénération des électrodes LFP.
Afin de réaliser une évaluation réaliste de l'ensemble du procédé, des tests électrochimiques sur des batteries industrielles de type 18650 seront effectués. Les données obtenues permettront de comparer objectivement la régénération directe avec les méthodes conventionnelles. Si le bilan est favorable, cette méthode pourrait constituer une technologie d'avenir dans la valorisation des batteries LFP en fin de vie. La réussite du projet LEOREC repose sur la complémentarité des partenaires industriels et universitaires ainsi que sur leur complémentarité dans les domaines des LiB et du recyclage.