Lancement d'une méthode verte très efficace et économique pour le recyclage des LCO et des LIB ternaires
| Jerry Huang
Note de l'éditeur : les batteries lithium-ion sont désormais largement utilisées dans une variété d'appareils électroniques, les véhicules électriques et le stockage d'énergie à l'échelle du réseau. La demande mondiale de batteries lithium-ion continue de croître de manière significative. On estime que d’ici 2030, le volume mondial de batteries lithium-ion usagées dépassera 11 millions de tonnes, ce qui deviendra une énorme source de pollution susceptible de menacer sérieusement l’environnement et la santé publique. Dans le même temps, la demande croissante de batteries lithium-ion se traduit par une demande croissante de lithium et de cobalt. D'autre part, la teneur en lithium et en cobalt des cathodes LIB atteint respectivement 15 % et 7 % en poids, ce qui est bien supérieur à celui des minerais et des saumures. Par conséquent, la récupération des éléments métalliques dans les cathodes LIB usagées revêt une grande importance environnementale, sociale et économique. Actuellement, la valorisation des batteries lithium-ion se divise principalement en trois étapes : le prétraitement, l’extraction des métaux et la séparation des métaux. Dans la recherche et le développement de l’étape d’extraction des métaux du procédé de recyclage, le procédé hydrométallurgique est l’une des options les plus viables en raison de son taux de lixiviation élevé des métaux et de la pureté satisfaisante des produits récupérés. Cependant, le procédé n'est pas aussi respectueux de l'environnement ni très économique, car l'utilisation d'acides inorganiques entraîne des sous-produits dangereux ; tandis que les acides organiques nécessitent des agents réducteurs supplémentaires ou des temps de réaction plus longs et des températures plus élevées pour la récupération des métaux.
Les chercheurs de l’équipe de Zhong Lin Wang nous proposent une méthode possible, verte, hautement efficace et économique, pour recycler les LIB, notamment les batteries au lithium-oxyde de cobalt (LCO) et les batteries au lithium ternaire.
Abstrait
Avec la tendance mondiale vers la neutralité carbone, la demande de batteries lithium-ion (LIB) ne cesse d’augmenter. Cependant, les méthodes actuelles de recyclage des LIB usagés doivent être améliorées de toute urgence en termes de respect de l’environnement, de coût et d’efficacité. Nous proposons ici une méthode mécano-catalytique, appelée électro-catalyse de contact, utilisant des radicaux générés par électrification de contact pour favoriser la lixiviation des métaux sous l'onde ultrasonore. Nous utilisons également du SiO2 comme catalyseur recyclable dans le processus. Pour les batteries à l'oxyde de lithium-cobalt (III), l'efficacité de lixiviation a atteint 100 % pour le lithium et 92,19 % pour le cobalt à 90 °C en 6 heures. Pour les batteries ternaires au lithium, les efficacités de lixiviation du lithium, du nickel, du manganèse et du cobalt ont atteint respectivement 94,56 %, 96,62 %, 96,54 % et 98,39 % à 70 °C en 6 heures. Nous prévoyons que cette méthode peut fournir une approche verte, à haute efficacité et économique pour le recyclage des LIB, répondant à la demande exponentiellement croissante pour les productions LIB.
Référence
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y