L'acide aminé contribue au recyclage des piles rechargeables
Respectueux de l'environnement et efficace : recyclage des batteries lithium-ion en solution neutre
Une nouvelle stratégie de recyclage des batteries lithium-ion usagées repose sur un processus hydrométallurgique en solution neutre. Ce procédé permet d'extraire le lithium et d'autres métaux précieux d'une manière respectueuse de l'environnement, très efficace et peu coûteuse, comme le rapporte une équipe de recherche chinoise dans la revue Angewandte Chemie. L'efficacité de la lixiviation est améliorée par un mécanisme de réduction solide-solide, connu sous le nom d'effet de batterie, ainsi que par l'ajout d'un acide aminé, la glycine.
© Wiley-VCH
Les batteries lithium-ion alimentent non seulement nos téléphones portables, nos tablettes et nos véhicules électriques, mais elles jouent également un rôle de plus en plus important dans le stockage des énergies renouvelables volatiles. À mesure que leur utilisation se généralise, le nombre de batteries usagées ne cesse d'augmenter. Leur recyclage est prometteur, car il permet de réduire l'impact sur l'environnement tout en extrayant des matières premières telles que le lithium, le cobalt, le nickel et le manganèse pour la production de nouvelles batteries rechargeables. Les méthodes hydrométallurgiques actuelles pour le retraitement des batteries lithium-ion usagées sont basées sur des processus de lixiviation à l'acide ou à l'ammoniac. Cependant, l'utilisation excessive et répétée d'acides et de bases augmente l'impact sur l'environnement et les risques pour la sécurité. Un processus au pH neutre serait plus sûr et plus respectueux de l'environnement.
Pour trouver une approche neutre, l'équipe dirigée par Lei Ming et Xing Ou de la Central South University de Changsha, Zhen Yao de la Guizhou Normal University et Jiexi Wong du National Engineering Research Central of Advanced Energy Storage Materials a dû puiser dans son sac à malices, car les réactifs agressifs requis pour les processus de lixiviation classiques ne sont pas faciles à remplacer.
Première astuce : ils ont construit des "micro-batteries" in situ. Celles-ci permettent de fragmenter le matériau de la cathode usagée des batteries - de l'oxyde de nickel, de cobalt et de manganèse (NCM) enrobé de lithium. Les particules de NCM sont mélangées à un sel de fer(II), à de l'oxalate de sodium et à un acide aminé, la glycine, dans un liquide neutre. Il en résulte le dépôt d'une fine couche solide d'oxalate de fer(II) sur les particules. Cette "coquille" agit comme une anode tandis que les noyaux de NCM agissent comme une cathode (effet de batterie). Ce contact direct facilite le transfert d'électrons. Le revêtement empêche également le dépôt de sous-produits indésirables sur les particules. L'effet de batterie entraîne une réaction électrochimique dans laquelle les ions fer(II) sont oxydés en ions fer(III) et les ions oxygène des particules de NCM oxydées sont réduits en ions OH- avec de l'eau. Les couches de NCM sont ainsi brisées et les ions lithium, nickel, cobalt et manganèse qu'elles contiennent sont libérés dans la solution. Dans le deuxième tour, ces ions sont "piégés" dans des complexes par la glycine. La glycine a également une autre fonction : elle tamponne la valeur du pH de la solution et la maintient dans une plage neutre. En 15 minutes, il a été possible de lixivier 99,99 % du lithium, 96,8 % du nickel, 92,35 % du cobalt et 90,59 % du manganèse des cathodes usagées.
Cette lixiviation efficace en solution neutre pourrait ouvrir de nouvelles voies à la réalisation d'un recyclage à grande échelle et respectueux de l'environnement des piles usagées. Pratiquement aucun gaz nocif n'est produit et l'effluent glycine peut être utilisé comme engrais. Ce procédé consomme beaucoup moins d'énergie et coûte moins cher que les méthodes conventionnelles.
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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