Récupérer au lieu de déchiqueter : recycler les piles plus efficacement
Des chercheurs du KIT développent avec l'industrie un processus de recyclage plus durable afin de réutiliser plus efficacement les matériaux des batteries lithium-ion
Le marché des voitures électriques connaît une croissance rapide et, avec lui, le besoin en batteries lithium-ion (LIB). Leur recyclage est également un élément important du cycle de production. Les procédés actuels décomposent les matériaux actifs des batteries en leurs composants moléculaires - en utilisant beaucoup d'énergie et de produits chimiques. C'est pourquoi, dans le cadre d'un projet collectif de grande envergure, des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et des partenaires issus d'entreprises industrielles développent une chaîne de processus complète afin de valoriser plus efficacement les batteries usagées en récupérant les composants actifs tout en préservant leur fonction. Le ministère fédéral de la Recherche finance le projet à hauteur de près de trois millions d'euros.
L'électrification de la mobilité est une contribution importante à la réalisation des objectifs de l'Allemagne en matière de protection du climat et représente ainsi une méga-tendance pour l'industrie automobile en Allemagne. "La forte demande en batteries lithium-ion qui en découle nécessite des cycles de matériaux durables et fermés - des matériaux de la batterie jusqu'au recyclage en passant par l'ensemble du cycle de vie - ainsi qu'une production de cellules de batterie adaptée au cycle", explique le Dr Marco Gleiß de l'Institut de génie des procédés mécaniques et de mécanique, qui coordonne le projet collaboratif "Chaîne de processus agile pour le recyclage direct des batteries lithium-ion et la régénération des matériaux actifs" (DiRecReg) du côté du KIT. "En fermant la chaîne de création de valeur, nous pouvons en même temps réduire la dépendance de l'Allemagne et de l'Union européenne vis-à-vis des matières premières", explique Gleiß.
Conserver plutôt que broyer ou décomposer
Les procédés actuels broient les cellules de batterie et dissolvent les matériaux actifs jusqu'au niveau moléculaire pour les extraire plus tard du liquide sous forme de sels métalliques. Bien que cette méthode permette de récupérer jusqu'à 90 % des éléments critiques tels que le cobalt, le nickel et le manganèse, elle nécessite une grande quantité d'énergie et de produits chimiques. De plus, à partir des matériaux récupérés, il faut entièrement recréer du matériel de batterie en utilisant beaucoup d'énergie et de matières premières. Des approches récentes et prometteuses pour les batteries usagées et les rebuts de production sont basées sur le recyclage direct des matériaux actifs. "Dans ce cas, les matériaux actifs ne sont plus entièrement dissous. Au lieu de cela, ils sont décomposés en composants cellulaires individuels, puis séparés mécaniquement afin de les récupérer aussi purs que possible", explique Gleiß.
La récupération active des matériaux de batterie n'en est qu'à ses débuts
Jusqu'à présent, une telle chaîne de processus pour le recyclage direct ne s'est toutefois pas imposée dans l'industrie. Il n'est pas encore possible de prédire le comportement des matériaux recyclés récupérés. De plus, il n'existe pas de critères ni de règles permettant d'évaluer la capacité d'utilisation du matériau vieilli. De plus, il manque encore actuellement des solutions pratiques et économiques pour pouvoir démonter sans trop de difficultés les différents packs de batteries jusqu'aux différents composants. "Notre projet collectif aborde ces points critiques et s'occupe en premier lieu du développement d'une chaîne de processus agile pour le recyclage direct des batteries lithium-ion ainsi que de la régénération des matériaux actifs ainsi récupérés", explique le coordinateur du projet, le Dr Thomas Dreyer de Weber Ultrasonics AG. Il est également important que le processus soit adapté de manière variable aux différents matériaux de base de la production de batteries ainsi qu'aux rebuts de production et qu'il puisse traiter différents formats et types de batteries. "L'objectif est en outre de remplacer les étapes de processus à forte consommation d'énergie des procédés de recyclage actuellement utilisés et de fournir des matériaux secondaires recyclés durables et de haute qualité dans l'esprit d'une économie circulaire", explique Gleiß.
Trois millions d'euros pour un projet conjoint avec quatre partenaires de recherche et sept partenaires industriels
Le projet DiRecReg, d'une durée de trois ans, est financé par le ministère fédéral de la Recherche à hauteur de 2,95 millions d'euros. Le consortium du projet, dirigé par la société Weber Ultrasonics AG, est composé de dix partenaires et d'un partenaire associé. Il comprend quatre instituts du KIT - wbk Institut für Produktionstechnik, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, Institut für Angewandte Geowissenschaften - Professur für Geochemie & Lagerstättenkunde et le groupe de travail Thin Film Technology - ainsi que six partenaires industriels : le fabricant de cellules de batteries PowerCo SE, le groupe de technologie des matériaux et de recyclage Umicore AG & Co. KG, l'expert en technique de préhension et de manipulation SCHUNK SE & Co. KG, la société FIBRO LÄPPLE TECHNOLOGY GMBH en tant qu'intégrateur d'installations ainsi que les constructeurs d'installations Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH et Weber Ultrasonics AG. En outre, la société Siemens soutient le projet du point de vue de la commande et de la numérisation dans le cadre d'un partenariat associé.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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