Le stock de batteries Lithium en fin de vie : une mine de matériaux d'électrodes recyclés – RecyBat-Li

Avec l’appauvrissement des énergies fossiles et les problématiques environnementales qu’elles génèrent, le développement des véhicules électriques se présente comme une alternative de choix pour répondre à la demande croissante de nos sociétés, notamment vis-à-vis de nouvelles mobilités plus propres, dont l’intérêt s’est encore accru avec la crise sanitaire. Ce développement faisant appel aujourd’hui majoritairement à la technologie Li-ion ou encore à la nouvelle technologie Na-ion qui utilisent de fortes quantités de métaux de transition, va conduire à une augmentation du stock de batteries en fin de vie, déjà constitué de batteries utilisées dans les systèmes portatifs (ordinateurs, téléphones, outillage, …). Etant donné la localisation géographique des gisements et la pénurie annoncée en éléments de transition, le recours au recyclage et la réutilisation des constituants peuvent être considérés comme de nouvelles sources d’approvisionnement en matières premières.
Le recyclage est actuellement approché i) pour donner une 2de vie à la batterie en tirant profit de l’énergie résiduelle restante, ii) par extraction de métaux sous forme de sels métalliques (carbonates, hydroxydes) via des traitements physico-chimique de masse (pyro-métallurgie / hydrométallurgie).
Le projet « RecyBat-Li » se démarque de ces approches en reconditionnant les matériaux d’électrode positive, lamellaires de formule générale LiNixCoyMnzO2 (NMC) et le graphite de l’électrode négative pour leur donner une seconde vie. De nombreuses questions peuvent être posées quant à l’état des différents constituants en fin de vie, et notamment sur celui du matériau d’électrode positive. Il est proposé ici d’étudier la faisabilité de régénérer à la fois ce matériau et le graphite en fin de vie pour être réutilisés comme matières premières pour des applications électrochimiques. Nous nous focaliserons sur des cellules type 18650 de format pré-industriel et de matériaux préparés au laboratoire. Pour mener à bien ce projet, des réflexions à caractère technologique devront d’abord être menées pour extraire les matériaux de la batterie en toute sécurité, puis notre démarche visera à développer des procédés pour régénérer les matériaux extraits.
Afin de prendre en compte une gestion durable des ressources, les procédés développés seront étudiés par des approches type analyse du cycle de vie (ACV), analyse des coûts et criticité des matières premières.