Le projet REWIND : un bond dans le futur pour le recyclage des batteries
Sans les batteries lithium-ion, une mobilité respectueuse de l'environnement et un approvisionnement énergétique durable seraient pratiquement inconcevables. Cependant, la demande croissante en batteries et en matières premières associées pose des défis majeurs. Le projet REWIND vise à surmonter d'importants obstacles sur la voie d'une économie circulaire efficace et écologiquement durable. REWIND fait partie du programme BattFutur du ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche (BMBF).
L'objectif du projet est clairement défini : Améliorer de manière significative la recyclabilité des batteries afin d'accroître l'efficacité des ressources et de réduire les émissions de CO2. L'un des principaux objectifs de REWIND est de remédier à la pénurie de travailleurs qualifiés et d'attirer de jeunes scientifiques vers la recherche sur les batteries en créant un groupe de recherche junior au centre de R&D Fraunhofer pour l'électromobilité (FZEB) de l'Institut Fraunhofer pour la recherche sur les silicates (ISC). Ce projet soutient l'objectif global de création d'un "centre de compétence pour le recyclage direct" et jette ainsi les bases de futures innovations.
Recyclage direct avancé grâce à une conception circulaire
Le projet REWIND établit de nouvelles normes en matière de recyclage des piles. Avec une approche circulaire "ab initio" - dès le départ - le projet vise à développer une batterie lithium-ion (LIB) dont le prototype est non seulement recyclable, mais dont les composants peuvent également être récupérés dans leur quasi-totalité et en préservant leur structure. Après une étape de régénération, les produits recyclés peuvent être réutilisés directement dans la production de cellules.
Malgré les avantages du recyclage direct - préservation des ressources et coûts de production (potentiellement) inférieurs en raison de l'élimination de l'étape à haute température dans la synthèse des matériaux actifs - aucun processus de ce type n'a encore été mis en place à l'échelle industrielle. À l'heure actuelle, les cellules sont généralement broyées mécaniquement, puis traitées par des méthodes hydrométallurgiques, ce qui permet d'extraire de nombreux éléments, mais entraîne la perte des matériaux fonctionnels. Cela est principalement dû au faible niveau de maturité techno-logique. Par exemple, les impuretés provenant des processus mécaniques en amont compliquent le traitement, et la séparation nécessaire des cathodes et des anodes constitue un obstacle technologique particulier. En raison de la diversité des formats et des compositions chimiques des piles au lithium, la séparation des anodes et des cathodes n'est pas économiquement réalisable, car les piles ne sont pas étiquetées. REWIND travaille également sur ce problème et, par exemple, en coopération avec le professeur Karl Mandel de l'université Frie-drich-Alexander d'Erlangen-Nuremberg, souhaite faire progresser l'étiquetage en utilisant des particules marqueurs qui permettent une identification simple et fiable des ingrédients.
Un cycle durable
L'un des principaux objectifs de REWIND est de mettre au point une cellule LIB avec des électrodes et des cellules spécialement conçues pour être recyclées. Cela signifie que les matériaux actifs de la cathode et de l'anode, ainsi que le noir de carbone conducteur et les boîtiers de cellule, peuvent être régénérés à l'aide de processus partiellement automatisés, à base d'eau et économes en énergie, et utilisés directement dans de nouvelles batteries de piles. Comparé aux méthodes de recyclage conventionnelles telles que les procédés pyrométallurgiques et hydrométallurgiques, le recyclage direct de REWIND offre des avantages significatifs. Ceci est particulièrement évident dans la récupération de matériaux cathodiques actifs fonctionnels mais moins "précieux" tels que le phosphate de fer lithié (LFP) et de matériaux anodiques tels que le graphite.
Concentration sur le LFP et transfert vers d'autres concepts de batteries
En raison de la demande croissante de LFP et de son importance dans la technologie des batteries, RE-WIND se concentre sur ce matériau. En outre, le concept est transféré aux batteries sodium-ion (NIB) afin d'élargir les possibilités d'application des technologies développées. Les coûts des matériaux pour les batteries NIB sont inférieurs à ceux des batteries LIB. Toutefois, il reste des défis technologiques à relever, tels qu'une densité énergétique plus faible, de sorte que les NIB nécessitent automatiquement plus d'espace et pèsent plus lourd pour la même capacité de batterie.
Des bases solides et des perspectives d'avenir
Les bases de REWIND ont été posées par une série de projets publics tels que AutoKlass, IDcycLIB, AdRecBat, NaKlar et ReUse, dont beaucoup ont été lancés et dirigés par le Fraunhofer ISC. "Ces projets ont non seulement permis d'acquérir des connaissances précieuses et de mettre en place une infrastructure solide, mais ils ont également ouvert la voie à un travail efficace dans le cadre du projet REWIND", explique Andreas Flegler, directeur du centre de R&D Fraunhofer pour l'électromobilité et initiateur du projet REWIND.
Le projet REWIND offre une excellente occasion de boucler le cycle du recyclage direct, de mieux comprendre le processus global et de mettre au point des étapes innovantes. Le projet débouchera sur la création d'un centre de compétences pour le recyclage direct. Il s'agira d'une plateforme pour les entreprises industrielles intéressées, telles que les fabricants d'équipements, les équipementiers et les producteurs de matériaux.
Le projet REWIND représente donc non seulement une innovation technologique, mais aussi une vision durable qui a le potentiel de changer fondamentalement l'industrie du recyclage des batteries. Avec le soutien de mentors universitaires tels que le professeur Karl Mandel et de divers mentors industriels, le projet REWIND développera non seulement des solutions scientifiques mais aussi des solutions pratiques qui pourront être rapidement mises en œuvre dans l'industrie. Ce projet constitue une étape importante vers un avenir mobile plus durable.
Les quatre piliers du projet REWIND sont les suivants
1. Conception des matériaux et des composants : L'objectif est de concevoir dès le départ des matériaux et des composants recyclables sans compromettre leur fonctionnalité.
2. Étiquetage/passeport de la batterie : La mise au point de marqueurs d'identification dans les cellules des piles permettra une identification rapide et claire des matériaux afin de garantir un traitement sûr.
3. Conception des cellules : Des travaux sont en cours sur un modèle de cellule qui peut être ouvert presque sans contact et dont les cathodes et les anodes peuvent être séparées pour permettre un recyclage direct.
4. Transfert vers les batteries sodium-ion : Les concepts de conception et de recyclage développés dans le cadre du projet seront également transférés aux batteries sodium-ion afin d'étendre l'applicabilité des résultats de la recherche.
Soutien au projet REWIND
- BMW AG
- Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH
- EurA AG
- Université Friedrich-Alexander d'Erlangen-Nuremberg
- Himmelwerk Hoch- und
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 Anglais peut être trouvé ici.
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