Mise au point d'une technologie de recyclage avancée pour restaurer les matériaux de cathode des batteries usagées
Le processus de recyclage redonne aux piles usagées 100 % de leur capacité d'origine, ce qui les rend équivalentes à des piles neuves
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Jung-Je Woo du Centre de recherche sur les énergies propres de Gwangju de l'Institut coréen de recherche sur l'énergie (KIER) a réussi à mettre au point une technologie rentable et respectueuse de l'environnement pour recycler les matériaux de cathode des batteries lithium-ion usagées.
Photo de groupe de l'équipe de recherche (de gauche à droite : Dr. Jung-Je Woo, directeur du centre ; Dr. Jinju Song ; Dr. Hayong Song ; Dr. Jiyoung Ma ; Jeonghwan Song, étudiant-chercheur)
KOREA INSTITUTE OF ENERGY RESEARCH
Avec l'essor récent des véhicules électriques et des appareils mobiles, la gestion des batteries usagées est devenue un enjeu mondial majeur. D'ici 2040, le nombre de véhicules électriques mis hors service devrait dépasser les 40 millions, ce qui entraînera une forte augmentation des batteries usagées. La mise au point de technologies de recyclage avancées est donc devenue une priorité urgente, car les métaux contenus dans les batteries présentent un risque important de contamination du sol et de l'eau.
La méthode classique de recyclage des piles consiste à broyer les piles usagées et à extraire les métaux précieux tels que le lithium, le nickel et le cobalt par des procédés chimiques. Toutefois, ce processus nécessite des produits chimiques à haute concentration, qui génèrent des eaux usées, et exige une consommation d'énergie importante en raison de la nécessité d'utiliser des fours à haute température qui contribuent de manière significative aux émissions de dioxyde de carbone.
Pour résoudre ces problèmes, la technologie du recyclage direct, qui récupère et restaure les matériaux d'origine sans altération chimique, suscite un intérêt croissant. Cependant, le recyclage direct présente également des inconvénients, car il nécessite des conditions de température et de pression élevées et implique des procédures complexes, ce qui le rend à la fois long et coûteux.
L'équipe de recherche a mis au point une nouvelle technologie permettant de recycler directement les matériaux cathodiques usagés des batteries lithium-ion grâce à un processus simple qui répond aux limites des méthodes de recyclage conventionnelles. Cette approche innovante remet la cathode usagée dans son état d'origine en l'immergeant dans une solution de restauration à température et pression ambiantes, ce qui permet de reconstituer efficacement les ions lithium.
La technologie clé est l'application de la corrosion galvanique à l'aide d'une solution de restauration. La corrosion galvanique se produit lorsque deux matériaux différents sont en contact dans un environnement électrolytique, ce qui entraîne la corrosion sélective d'un métal pour protéger l'autre. En utilisant ce mécanisme sacrificiel, l'équipe de recherche a adapté de manière innovante ce phénomène pour l'appliquer au recyclage des batteries.
Le brome contenu dans la solution de restauration déclenche une corrosion spontanée au contact de l'aluminium de la batterie usagée. Au cours de ce processus, les électrons sont libérés de l'aluminium corrodé et sont ensuite transférés au matériau de la cathode usagée. Pour maintenir la neutralité de la charge, les ions lithium de la solution de restauration sont insérés dans le matériau de la cathode. Cette récupération d'ions lithium restaure le matériau de la cathode à son état d'origine.
En outre, contrairement aux méthodes conventionnelles qui nécessitent le démontage de la batterie usagée, la réaction de restauration a lieu directement à l'intérieur de la cellule, ce qui améliore considérablement l'efficacité du processus de recyclage.
L'équipe de recherche a confirmé, par des tests de performance électrochimique, que la cathode restaurée atteignait une capacité équivalente à celle des nouveaux matériaux.
Jung-Je Woo, chercheur principal, a déclaré : "Cette recherche introduit une nouvelle approche pour restaurer les matériaux de cathode usagés sans avoir recours à un traitement thermique à haute température ou à des produits chimiques nocifs." Il a également souligné que "le recyclage direct des batteries de véhicules électriques mises au rebut offre un grand potentiel pour réduire de manière significative les émissions de carbone et établir une économie circulaire des ressources."
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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