Recyclage innovant du lithium des batteries usagées
Le marché des batteries au lithium-ion en plein essor a entraîné une augmentation de la demande en lithium, mais l’extraction du lithium de la terre et des océans est confrontée à de grandes difficultés.
Qu’est-ce que l’on sait sur les batteries au lithium-ion ?
Les batteries au lithium-ion sont un type de batteries rechargeables qui utilisent le transfert d’ions de lithium du pôle négatif au pôle positif lors de la décharge, puis lors de la charge. Elles sont largement utilisées pour les appareils électroniques portables en raison de leur haute densité énergétique et de leur faible auto-décharge.
La première batterie au lithium fonctionnelle a été développée par Stanley Whittingham au début des années 1970. En 1980, John Goodenough a multiplié les capacités de la batterie, et en 1985, Akira Yoshino a introduit les ions lithium à la place du lithium pur, rendant la batterie plus sûre et pratiquement applicable.
En 1991, les premières batteries au lithium-ion ont été commercialisées par une grande entreprise électronique japonaise, ouvrant la voie au développement d’ordinateurs portables, de téléphones mobiles, de véhicules électriques, et de systèmes de stockage d’énergie renouvelable.
Pourquoi les scientifiques cherchent-ils à développer des techniques de recyclage des batteries au lithium usagées ?
L’apparition des batteries au lithium-ion a offert une solution innovante pour le stockage d’énergie renouvelable, atténuant efficacement les crises énergétiques continues et la pollution environnementale. La demande en lithium, l’élément essentiel de ces batteries, a augmenté considérablement.
Il est prévu que la quantité de batteries au lithium-ion usagées dépasse 11 millions de tonnes d’ici 2030. Ne pas recycler ces batteries entraînerait non seulement un gaspillage important de ressources, mais aussi des conséquences environnementales majeures. C’est pourquoi le développement de techniques de recyclage des batteries au lithium usagées est crucial pour réduire la demande en matières premières et préserver l’environnement.
Quelles sont les méthodes actuelles d’extraction du lithium ?
La méthode la plus courante pour recycler les batteries usagées est actuellement la méthode thermique traditionnelle d’extraction des métaux de l’eau, largement utilisée en raison de sa grande applicabilité.
Cependant, le traitement thermique des métaux nécessite une fusion à des températures élevées et un équipement spécifique, épuisant les ressources en lithium et en énergie, en plus de libérer des gaz polluants dans l’environnement.
Cette méthode utilise également des acides forts et des alcalins comme agents de filtration, nécessitant des étapes complexes pour obtenir des produits de haute pureté, générant également d’importants rejets d’eau.
Quels avantages supplémentaires offre la récupération du lithium extrait ?
Le lithium actif recyclé peut être utilisé dans la fabrication d’autres batteries que les batteries au lithium-ion, permettant son utilisation directe dans des réactions avec des phosphates de fer via des réactions d’oxydation et de réduction automatiques, préparant ainsi des matériaux de phosphate de fer-lithium de haute performance.
Les tests physico-chimiques et électrochimiques ont montré la supériorité des matériaux préparés par cette stratégie, et le recyclage du lithium des batteries commerciales a facilité la préparation à grande échelle de « phosphate de fer-lithium cathodique » répondant aux exigences commerciales du marché, ouvrant ainsi de larges perspectives d’application pratique de cette méthode.
L’extraction de lithium a-t-elle des effets néfastes sur l’environnement ?
La méthode d’extraction du lithium fonctionne dans un système en circuit fermé, réduisant le risque de pollution environnementale. De plus, il est possible de recycler les agents d’extraction du lithium pour les réutiliser.
Comparé à d’autres techniques de recyclage, cette technique offre de bons avantages économiques et des perspectives pratiques, renforçant le développement durable des batteries au lithium-ion.