« Jusqu’à présent, personne n’a réussi à trouver exactement les bonnes conditions pour séparer autant de lithium à l’aide d’acide oxalique, tout en éliminant également tout l’aluminium. Puisque toutes les batteries contiennent de l’aluminium, nous devons pouvoir l’éliminer sans perdre les autres métaux »,  » déclare Léa Rouquette, doctorante au Département de chimie et de génie chimique de Chalmers.

Dans le laboratoire de recyclage des batteries de Chalmers, Rouquette et la directrice de recherche Martina Petranikova montrent comment fonctionne la nouvelle méthode. Le laboratoire a usé des cellules de batteries de voitures et, dans la sorbonne, leur contenu pulvérisé. Cela prend la forme d’une poudre noire finement broyée dissoute dans un liquide transparent : l’acide oxalique. Rouquette produit à la fois la poudre et le liquide dans quelque chose qui rappelle un mixeur de cuisine. Bien que cela semble aussi simple que préparer du café, la procédure exacte constitue une avancée scientifique unique et récemment publiée. En ajustant la température, la concentration et la durée, les chercheurs ont mis au point une nouvelle recette remarquable pour utiliser l’acide oxalique, un ingrédient respectueux de l’environnement que l’on trouve dans des plantes telles que la rhubarbe et les épinards.

« Nous avons besoin d’alternatives aux produits chimiques inorganiques. L’un des principaux obstacles aux processus actuels est l’élimination des matières résiduelles comme l’aluminium. Il s’agit d’une méthode innovante qui peut offrir à l’industrie du recyclage de nouvelles alternatives et aider à résoudre les problèmes qui entravent le développement », déclare Martina Petranikova, associée. Professeur au Département de chimie et de génie chimique à Chalmers.

Inverser l’ordre et éviter la perte

La méthode de recyclage aqueuse est appelée hydrométallurgie. Dans l’hydrométallurgie traditionnelle, tous les métaux contenus dans une cellule de batterie EV sont dissous dans un acide inorganique. Ensuite, vous éliminez les « impuretés » comme l’aluminium et le cuivre. Enfin, vous pouvez récupérer séparément les métaux précieux comme le cobalt, le nickel, le manganèse et le lithium. Même si la quantité d’aluminium et de cuivre résiduels est faible, elle nécessite plusieurs étapes de purification et chaque étape de ce processus peut entraîner une perte de lithium. Avec cette nouvelle méthode, les chercheurs inversent l’ordre et récupèrent en premier le lithium et l’aluminium. Ainsi, ils peuvent réduire le gaspillage de métaux précieux nécessaires à la fabrication de nouvelles batteries.

La dernière partie du processus, au cours de laquelle le mélange noir est filtré, rappelle également la préparation du café. Alors que l’aluminium et le lithium finissent dans le liquide, les autres métaux restent dans les « solides ». La prochaine étape du processus consiste à séparer l’aluminium et le lithium.

« Étant donné que les métaux ont des propriétés très différentes, nous ne pensons pas qu’il sera difficile de les séparer. Notre méthode constitue une nouvelle voie prometteuse pour le recyclage des batteries – une voie qui mérite certainement une exploration plus approfondie », déclare Rouquette. « Comme cette méthode peut être étendue, nous espérons qu’elle pourra être utilisée dans l’industrie dans les années à venir », déclare Petranikova.

Le groupe de recherche de Petranikova a passé de nombreuses années à mener des recherches de pointe sur le recyclage des métaux présents dans les batteries lithium-ion. Le groupe participe à diverses collaborations avec des entreprises pour développer le recyclage des batteries de voitures électriques et est partenaire de grands projets de recherche et développement, comme le projet Nybat de Volvo Cars et Northvolt.