La prolifération des voitures électriques, des smartphones et des appareils portables entraîne une augmentation de la fabrication de batteries rechargeables estimée à 25 % par an dans le monde. De nombreuses matières premières utilisées dans les batteries, comme le cobalt, pourraient bientôt être en pénurie. La Commission européenne prépare un nouveau décret sur les batteries, qui exigerait le recyclage de 95 % du cobalt contenu dans les piles. Pourtant, les méthodes actuelles de recyclage des batteries sont loin d’être parfaites.
Des chercheurs de l’université d’Aalto viennent de découvrir que les électrodes des batteries au lithium contenant du cobalt peuvent être réutilisées telles quelles après avoir été nouvellement saturées en lithium. Par rapport au recyclage traditionnel, qui consiste généralement à extraire les métaux des batteries broyées en les faisant fondre ou en les dissolvant, le nouveau procédé permet d’économiser de précieuses matières premières, et probablement aussi de l’énergie.
« Dans notre étude précédente sur le vieillissement des batteries à l’oxyde de cobalt et de lithium, nous avons remarqué que l’une des principales causes de détérioration des batteries est l’épuisement du lithium dans le matériau de l’électrode. Les structures peuvent néanmoins rester relativement stables, et nous avons donc voulu voir si elles pouvaient être réutilisées« , explique le professeur Tanja Kallio de l’université d’Aalto.
Les batteries rechargeables au lithium-ion comportent deux électrodes entre lesquelles se déplacent des particules chargées électriquement. L’oxyde de cobalt et de lithium est utilisé dans une électrode et, dans la plupart des batteries, l’autre est composée de carbone et de cuivre.
Dans les méthodes traditionnelles de recyclage des batteries, une partie des matières premières des batteries est perdue et l’oxyde de cobalt et de lithium se transforme en d’autres composés de cobalt, qui nécessitent un long processus de raffinage chimique pour les retransformer en matériau d’électrode. La nouvelle méthode permet d’éviter ce processus fastidieux : en remplaçant le lithium usé dans l’électrode par un processus d’électrolyse, couramment utilisé dans l’industrie, le composé de cobalt peut être directement réutilisé.
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Les résultats montrent que les performances des électrodes nouvellement saturées en lithium sont presque aussi bonnes que celles des électrodes constituées d’un matériau neuf. Kallio pense qu’avec un développement plus poussé, la méthode pourrait également fonctionner à l’échelle industrielle.
« En réutilisant les structures des batteries, nous pouvons éviter une grande partie de la main-d’œuvre habituelle dans le recyclage et économiser potentiellement de l’énergie en même temps. Nous pensons que cette méthode pourrait aider les entreprises qui développent le recyclage industriel« , explique M. Kallio.
Les chercheurs veulent maintenant voir si la même méthode peut être utilisée pour les batteries à base de nickel des voitures électriques.
