Alors que la demande de véhicules électriques et de systèmes de stockage d’énergie s’accélère dans le monde entier, des chercheurs du Worcester Polytechnic Institute (WPI) développent une nouvelle approche du recyclage des batteries lithium-ion qui pourrait aider à transformer la manière dont les matériaux critiques des batteries sont récupérés, réutilisés et réintégrés dans la chaîne de fabrication.
Soutenu par une subvention d’un million de dollars du Département américain de l’Énergie, le projet, dirigé par le professeur Yan Wang, titulaire de la chaire William B. Smith en génie mécanique et science des matériaux, développe un processus de surcyclage en une étape par sels fondus qui transforme les cathodes usagées à base de nickel en un matériau haute performance pour les batteries lithium-ion de nouvelle génération. Cette approche réduirait le coût, la complexité et les besoins énergétiques des méthodes de recyclage actuelles tout en augmentant la valeur des matériaux récupérés.
« Les batteries lithium-ion sont essentielles pour l’avenir des transports, des énergies renouvelables et des technologies modernes, mais la croissance rapide de leur utilisation crée également un besoin urgent de solutions de recyclage plus durables et économiquement viables », a déclaré Wang. « Ce projet ne se concentre pas seulement sur la récupération des matériaux, mais aussi sur leur amélioration en composants de batterie aux performances supérieures qui peuvent directement soutenir la prochaine génération de véhicules électriques. »
Après la décharge de la batterie, le déchiquetage ou le démontage, et la séparation des composants de la cathode et de l’anode, le procédé de l’équipe convertit les matériaux de cathode usagés mélangés et pauvres en nickel en cathodes monocristallines riches en nickel, telles que le NMC622, un composant nécessaire dans de nombreuses batteries lithium-ion actuelles. L’oxyde de nickel, l’oxyde de manganèse et l’oxyde de cobalt sont utilisés comme matériaux sources pour transformer les déchets de cathode mélangés en matériaux de batterie avancés présentant une capacité et une stabilité améliorées par rapport aux matériaux commerciaux conventionnels.
Conçu pour fonctionner avec des déchets de cathode purs et mélangés, le procédé élimine les besoins de tri et de séparation supplémentaires. Le projet aborde également un défi croissant au sein de l’industrie des batteries : le décalage entre les matériaux récupérés des batteries plus anciennes et les nouveaux matériaux haute performance nécessaires aux batteries modernes des véhicules électriques.
« Ce travail soutient le développement d’une économie de la batterie plus circulaire », a affirmé Wang. « Au lieu de traiter les batteries usagées comme des déchets, nous trouvons des moyens de les convertir en matériaux qui pourraient même être plus performants que les originaux. Cela a des implications importantes pour la durabilité, la résilience manufacturière et la compétitivité future de l’industrie américaine des batteries. »
Le projet s’appuie sur des années de recherche pionnière en recyclage de batteries et en science des matériaux menée par Wang, dont les travaux ont porté sur le développement de solutions plus durables et économiquement viables pour la récupération et la réutilisation des matériaux des batteries lithium-ion. Les recherches de Wang ont fait progresser des approches novatrices pour le recyclage direct et le surcyclage des déchets de batteries, contribuant à positionner le WPI comme un leader dans les technologies de durabilité des batteries de nouvelle génération et de fabrication circulaire.
Source : WPI Edu
