Le recyclage des piles au lithium et la nouvelle mobilité durable

Le secteur automobile connaît l’un de ses plus grands défis à ce jour, luttant contre les combustibles fossiles et poussant à l’électrification. La quête d’un environnement plus sain exige une spécialisation dans l’industrie et tous les secteurs connexes. Dans ce cas, les progrès technologiques ne sont pas seulement appliqués à la production de voitures, mais cherchent aussi à aller plus loin. La création d’un modèle d’économie circulaire au sein du paradigme automobile est l’un des principaux objectifs. 

Les véhicules électriques vont générer un déchet qui sera un défi pour l’industrie du recyclage : les batteries au lithium. On s’attend à ce que le travail de recyclage des batteries augmente dans les années à venir, car les chiffres pour 2020 montrent que la part de marché des véhicules électriques en Espagne était de 22,5 %, et qu’elle ne cesse d’augmenter.

Les matériaux à extraire de ces batteries sont le lithium, le cobalt, le nickel ou le manganèse, entre autres métaux de batterie. Certains de ces éléments ont une valeur économique élevée et, en outre, les téléphones mobiles, les ordinateurs, les appareils ménagers et d’autres outils numériques utilisent ces types de piles.   

L’importance du recyclage se résume à deux objectifs clairs : la réduction des déchets dans l’environnement et la réutilisation des matériaux recyclables qui composent les piles pour promouvoir l’économie circulaire.

Comment recycler les batteries au lithium

À l’heure actuelle, les techniques de recyclage de ces batteries sont encore en cours de développement et il n’existe aucun procédé industriel dans lequel le lithium primaire est exclusivement recyclé. Les entreprises et les centres de recherche tentent de trouver des méthodes pour recycler les batteries.  

Cependant, la méthodologie de récupération du lithium (à petite échelle) pourrait être mise en œuvre comme suit :  

Réception et tri de la batterie mise au rebut

Les piles au lithium peuvent sembler différentes, mais intérieurement, elles se ressemblent toutes. Ils se distinguent les uns des autres par la composition de leur cathode.   

Décharge

En raison des valeurs de potentiel électrique de ces batteries, une décharge complète est nécessaire, sinon l’ion Li+ pourrait provoquer une réaction et entraîner un incendie ou une explosion. Selon la batterie, on peut distinguer des valeurs comprises entre 0,2 et 0,71 V au moment de la décharge. La décharge s’effectue en immergeant la batterie dans une solution saturée de chlorure de sodium pendant 24 à 48 heures, selon la batterie.  

Séparation

Une fois la décharge assurée (en mesurant le potentiel de charge à l’aide d’un testeur), la cellule est séparée de son récipient en aluminium, c’est-à-dire que la cellule est isolée afin de procéder à la manipulation des électrodes (anode et cathode).  

Feuilles

Une fois les feuilles ouvertes et dépliées, on trouve une anode en cuivre recouverte de graphite, un séparateur en plastique polymère perméable et une cathode constituée d’une feuille d’aluminium recouverte d’un oxyde métallique composite. 

A ce stade, lorsque tout est complètement séparé, les matières premières sont récupérées :

Anode

L’anode est immergée dans l’eau sous agitation et le graphite tombe au fond du récipient, laissant une feuille de cuivre propre.    

Cathode

La cathode est immergée dans de l’hydroxyde de sodium et provoque la dissolution complète de l’aluminium (lixiviation) et permet la décantation du matériau cathodique qui, après filtrage et lavage, est prêt à être traité. Le matériau cathodique est séché à 110 degrés Celsius pendant 24 heures, puis calciné dans un moufle à 700 degrés Celsius pendant 5 heures. Le matériau cathodique subit une lixiviation acide pour être dissous. 

Oxalates de métaux

Après la lixiviation, il reste une solution acide riche en métaux (cobalt, lithium, nickel et manganèse) dans laquelle on ajoute de l’acide oxalique pour extraire les oxalates des différents métaux.

Nouvelles batteries

Enfin, les oxalates sont traités chimiquement et on obtient des matériaux cathodiques prêts à être réutilisés. 

En bref, la nouvelle mobilité durable nécessite le développement de techniques de recyclage des batteries au lithium pour répondre à l’un de ses objectifs fondamentaux : prendre soin de l’environnement et de la planète. Chez ScrapAd, la plateforme d’achat et de vente de ferraille, nous pensons que l’économie circulaire jouera un rôle fondamental dans le secteur, en générant de nouvelles opportunités commerciales en lien avec le recyclage où tout un éventail de possibilités s’ouvre.