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Jul 29, 2023

Trois technologies dominent le lithium

CAMBRIDGE, Angleterre — Alors que la demande de batteries lithium-ion continue d'augmenter, la nécessité de gérer leur durabilité tout au long de leur cycle de vie, y compris la fin de vie, devient de plus en plus nécessaire.

CAMBRIDGE, Angleterre — Alors que la demande de batteries lithium-ion continue d'augmenter, la nécessité de gérer leur durabilité tout au long de leur cycle de vie, y compris la fin de vie, devient de plus en plus importante. Les batteries peuvent être recyclées pour récupérer des métaux précieux tels que le cobalt, le lithium et le nickel.

En fonction de la technique de recyclage utilisée, les matériaux obtenus à partir de ces processus peuvent nécessiter un raffinage ou un traitement supplémentaire pour permettre leur réintroduction dans la fabrication de nouvelles batteries.

"Les fabricants de batteries souhaitent s'approvisionner en matériaux issus du recyclage afin d'atténuer les fluctuations des prix des métaux et de domestiquer l'approvisionnement en matériaux", explique Conrad Nichols, analyste technologique chez IDTechEx. "Alors que le volume de batteries lithium-ion en fin de vie continue de croître, les recycleurs continueront d'augmenter leurs capacités de recyclage grâce à la construction de nouvelles usines pour répondre à la demande de recyclage."

Un nouveau rapport d'IDTechEx analyse les trois technologies clés actuellement utilisées : le recyclage mécanique, pyrométallurgique et hydrométallurgique.

Le traitement mécanique est la technique la plus simple. Il est utilisé par de nombreux acteurs dans le monde et constitue généralement la première étape du recyclage des batteries lithium-ion. Cela commence souvent par une étape de démontage, qui est effectuée manuellement en raison des différences dans la conception des batteries EV. Toutefois, cela nécessite une main d’œuvre qualifiée.

Après le démontage, les étapes typiques comprennent le déchiquetage, le broyage et le concassage. Cela décompose les matériaux de grande valeur et les sépare des films et des boîtiers. Cette étape de recyclage doit être réalisée sous atmosphère inerte. Le tamisage est souvent utilisé pour séparer les fragments plus gros de collecteurs de courant, de boîtiers et de séparateurs des matériaux d'électrode, qui sont constitués de poudres très fines.

"Cela entraîne la production de masse noire, qui nécessite un raffinage supplémentaire via un traitement hydrométallurgique ou pyrométallurgique pour produire des sels métalliques de qualité batterie", explique Nichols. « La majorité des acteurs en Europe et en Amérique du Nord ne disposent actuellement que de capacités de recyclage mécanique. Par conséquent, la plupart de ces recycleurs n’ont pas la capacité de produire des matériaux de qualité batterie prêts à être introduits dans la fabrication de nouvelles batteries. Cette masse noire est généralement transportée vers des recycleurs de la région Asie-Pacifique qui disposent de ces capacités.

La pyrométallurgie fait référence à l'utilisation de la chaleur pour extraire les matériaux des batteries. Ce processus est généralement effectué dans un four à arc électrique ou à cuve et nécessite peu de prétraitement. De plus, ce type de recyclage est indépendant de la chimie des batteries. Il peut recevoir divers flux de déchets contenant des métaux comme matière première, tels que des batteries nickel-hydrure métallique, nickel-cadmium et lithium-ion.

«Cependant, le processus nécessite des capitaux élevés et est également gourmand en énergie tout en nécessitant un nettoyage des gaz», souligne Nichols. « La pyrométallurgie produit un alliage métallique mixte, ainsi qu'un flux de scories contenant du lithium, du manganèse et de l'aluminium. Par conséquent, cela nécessiterait encore un traitement hydrométallurgique supplémentaire si tous les métaux précieux devaient être réobtenus au niveau des batteries.

Les techniques hydrométallurgiques peuvent être utilisées pour recycler directement la masse noire ou raffiner les alliages produits par pyrométallurgie pour former des sels métalliques de qualité batterie. Ces sels peuvent être réintroduits dans la fabrication de nouveaux précurseurs de cathodes et ont donc une valeur plus élevée que la masse noire produite à partir du recyclage mécanique. Dans le recyclage hydrométallurgique, des étapes de lixiviation, d'extraction par solvant ou de précipitation peuvent être utilisées pour extraire sélectivement des métaux tels que le nickel et le cobalt de la masse noire produite par recyclage mécanique sous forme de sels de qualité batterie.

«Les principaux avantages du recyclage hydrométallurgique sont qu'une plus grande partie des métaux précieux peut être récupérée et qu'il consomme moins d'énergie que le recyclage pyrométallurgique», explique Nichols. « Les coûts des réactifs et la consommation élevée d’eau présentent également certains inconvénients. Cependant, certains recycleurs [affirment] qu'ils sont capables de recycler l'eau plusieurs fois tout au long du processus de recyclage pour maximiser son efficacité.