Alors que les batteries lithium-ion alimentent quotidiennement nos smartphones, et sont présentes dans de nombreuses applications électroniques, bon nombre des dispositifs qu’elles alimentent tombent en panne et sont mis au rebut tandis que les batteries elles-mêmes deviennent souvent inutilisables après deux à trois années de fonctionnement.
Cela signifie que des millions de batteries doivent être recyclées.
Une étude publiée dans “International Journal of Energy Technology and Policy” décrit une nouvelle façon d’extraire le lithium et le cobalt qui constituent la majeure partie des composants métalliques de ces batteries.
Selon Ataur Rahman du Département de génie mécanique, de l’Université Internationale de Malaisie et son collègue du Département d’économie, Rafia Afroz, les prix du lithium et du cobalt sont à la hausse à cause notamment d’une forte demande sur les batteries au lithium-ion qui nécessitent ces deux métaux dans leur fabrication. Ils ont enquêté sur une technologie de recyclage capable d’extraire avec une efficacité “raisonnable” des métaux à partir de batteries usagées.
La méthode dîte “hydrométallurgique” permet de récupérer à la fois du cobalt et du lithium en laboratoire sur une batterie au lithium standard de 48,8 Wh. Cela implique d’abord la cuisson de la batterie dans un four à 700°C non seulement pour “calciner” le cobalt, le lithium et ses composants de cuivre mais aussi pour détruire les composés organiques, tels que des plastiques et des mousses. Le matériau calciné transportant du métal et des composés métalliques (sels et oxydes) est ensuite traité avec un acide fort, l’acide chlorhydrique et de l’acide sulfurique, pour lessiver les ions métalliques.
L’équipe a expérimenté son utilisation avec du peroxyde d’hydrogène comme agent réducteur pour vérifier si ce réactif permettrait d’améliorer le processus de lixiviation. Ils ont réussi à extraire le lithium avec près de 50% d’efficacité et le cobalt avec près de 25% d’efficacité.
Étant donné que chacun de ces métaux représentent respectivement 41% et et 8,5% du poids d’une batterie (48,8 Wh), les taux d’extraction représentent une approche commercialement viable – en prenant en compte le chauffage et l’utilisation de l’acide – pour le recyclage des électrodes à partir de telles batteries.
Les métaux lixiviés seraient ensuite utilisés dans la fabrication de nouvelles batteries ou dans d’autres domaines de l’industrie. Les déchets liquides contaminés pourraient encore être traités pour les rendre inoffensifs selon les règlementations en vigueur sur le recyclage.
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Rahman, A. and Afroz, R. (2017) 'Lithium battery recycling management and policy', Int. J. Energy Technology and Policy, Vol. 13, No. 3, pp.278-291.
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