Axe Batteries

Aperçu

La première phase du programme de recherche LULABAT vise à identifier et adresser les principaux challenges du recyclage des batteries, en se focalisant principalement sur la récupération des métaux présents dans les matériaux cathodiques de type NMC mais aussi du graphite constituant l’anode (Composants principaux des batteries actuelles). L’objectif est de développer de nouvelles opérations unitaires qui pourraient réduire les coûts d’exploitation et les impacts environnementaux des procédés de recyclage des batteries lithium-ion, notamment concernant l’étape d’hydrométallurgie.

Mots-clés : Recyclage, Batteries lithium ion, hydrométallurgie

Tâches

Nos recherches

Vers une meilleure compréhension de la chaine de valeur et du marché du graphite grade batterie et identification du futur rôle du graphite recyclé
Jacques Villeneuve, BRGM

Réaliser une étude détaillée sur le marché du graphite incluant le graphite naturel, synthétique mais aussi le graphite obtenu lors du recyclage des batteries fin de vie.  

Cette étude adressera aussi bien les facteurs économiques qu’environnementaux et sociétaux. 

La 1ère sous-tâche permettra une analyse de la chaine de valeur et du marché du graphite, avec un focus sur la stratégie d’approvisionnement de la Chine.

La 2ème sous-tâche permettra d’identifier et d’estimer les impacts environnementaux les plus importants concernant la production de graphite naturel, synthétique et du graphite recyclé. La dernière sous-tâche permettra de quantifier les effets bénéfiques du recyclage du graphite issu des batteries fin de vie

Contribution des phénomènes de lixiviation-attrition pour le traitement de NMC par dissolution/précipitation
Laurent Cassayre, LGC

L’objectif est d’étudier l’impact et les possibilités offertes par le procédé de lixiviation-attrition sur la dissolution de la NMC et les étapes de précipitations pour la récupération du Ni et du Co sous une forme valorisable. L’intérêt de ce procédé est de rafraîchir l’état de surface des particules par élimination continue des dépôts de surface susceptibles de ralentir ou bloquer leur lixiviation, grâce à la mise en suspension d’un media solide (typiquement des billes de silice de taille millimétrique) dans le réacteur de lixiviation. Dans cet environnement réactif complexe, l’étude porte sur l’exploration des conditions opératoires nécessaires pour une dissolution sélective de certains éléments des BM, en particulier le lithium

Mise en œuvre de l’électrodialyse dans les procédés hydrométallurgiques
Alexandre Chagnes, Université de Lorraine – Georessources

Le but est d’évaluer le potentiel de cette technologie pour le recyclage des batteries lithium-ion. Les conditions optimales pour intégrer l’électrodialyse dès la première étape du procédé c’est-à-dire après la lixiviation seront recherchées, L’objectif est d’utiliser l’électrodialyse pour l’extraction sélective du lithium, afin de produire de l’hydroxyde de lithium de qualité dite « batterie ». Parallèlement, sera étudiée l’intégration d’autres opérations unitaires en aval de l’électrodialyse, telles que la précipitation, la cristallisation et l’extraction liquide-liquide, pour valoriser les autres métaux présents dans les batteries sous forme de sulfate, tout en réduisant la consommation de réactifs et la production d’effluents.

Système de décision multicritère pour évaluer la durabilité des matières premières des batteries
Alexandre Nominé, Université de Lorraine

Développer un logiciel d’aide à la décision (HERawS) qui analyse l’impact de la mise à l’échelle des batteries primaires et recyclées

L’utilisateur pourra créer de nouvelles batteries et simuler leur durabilité avant leur fabrication primaire et leur recyclage. Les utilisateurs pourront télécharger leurs propres données sur les performances de la batterie, l’approvisionnement en matériaux et l’importance relative des différents critères de durabilité.

Compréhension des mécanismes de précipitation oxydante pour  l’amélioration de la séparation Mn, Co, Ni
Emmanuel Billy, CEA – LITEN

Il s’agit d’une approche chimique qui vise l’extraction des métaux d’intérêt en complément ou substitution des méthodes actuelles. La précipitation oxydante présente des avantages vis-à-vis de I) la simplicité d’implémentation industrielle et de II) sa complémentarité à l’extraction par solvant pour réduire le nombre d’étages d’extraction. Le travail de R&D vise à comprendre les chemins de réactions et les mécanismes mis en jeu en fonction des paramètres de traitement, lesquels conditionnent l’efficacité et la sélectivité de la séparation. Ce travail doit permettre d’identifier des conditions opératoires optimales pour l’évaluation de l’intégration de la technologie dans les procédés de recyclage et la valorisation des métaux critiques

Procédé innovant pour le recyclage des matériaux de cathodes des batteries lithium ion 
Alexandre Chagnes, Université de Lorraine -Georessources

Le but sera de proposer à la lumière des résultats des tâches 1 à 5 du programme LULABAT un diagramme procédé de recyclage global innovant, pertinent et efficace pour la récupération du cobalt, nickel et manganèse et la production des sels de précurseurs associés. Une analyse SWOT sera conduite. 

Les conclusions de cette tâche permettront de nourrir la réflexion d’un futur montage de projet européen.