Une recherche visant à recycler plusieurs fois des batteries de véhicules électriques

Plusieurs partenaires des communautés industrielle et scientifique veulent prouver ensemble que les composants les plus précieux des batteries haute tension de véhicules électriques peuvent être récupérés et réutilisés plusieurs fois au cours de leur vie, grâce au recyclage.

Le consortium de recherche HVBatCycle a pour objectif de conserver les métaux cathodiques, l'électrolyte et le graphite dans un cycle de matériaux fermé (circuit fermé).

Afin de réduire l'utilisation de matériaux provenant de sources primaires telles que les mines ou les salars, les matières premières essentielles doivent être récupérées plusieurs fois. Ainsi, les éléments de batterie fabriqués à partir de matériaux recyclés sont à nouveau recyclés, ce qui prouve également que même les recyclages multiples n'ont aucune influence sur la qualité des matériaux. Pour obtenir un circuit fermé, la mise en œuvre de processus interdisciplinaires complexes est nécessaire. Pour un recyclage écologiquement et économiquement efficace en vue de produire des matériaux secondaires de haute qualité, dans le respect des plus hautes exigences de sécurité, tous les processus doivent être coordonnés. C'est une question d'échelle et d'efficacité économique.

Le projet de recherche du consortium s'oriente sur la voie du recyclage mécano-hydro-métallurgique. Celui-ci se caractérise par de faibles besoins en énergie et la possibilité de décentraliser relativement facilement certains processus de recyclage en Europe. Cela favorise une économie circulaire locale et garantit en même temps l'accès à des matières premières d'importance stratégique, réduisant la dépendance de l'Europe vis-à-vis d'autres régions du monde.

Le projet HVBatCycle vise à identifier des processus et des solutions efficaces qui garantissent la mise en place d'une chaîne de valeur de bout en bout avec une grande efficacité économique, tout en maximisant le recyclage et l'efficacité énergétique.

Des approches concrètes de développement résident dans une décharge orientée vers la demande - c'est-à-dire optimisée sur le plan économique - et un démantèlement largement automatisé des systèmes de batteries, jusqu'au niveau des cellules ou des électrodes. Cela comprend également une séparation presque sans perte du matériau actif et des feuilles porteuses ainsi que la récupération du graphite et des composants hautement volatiles de l'électrolyte.

Lors du traitement hydro-métallurgique de la « masse noire » composée de graphite et de métaux de batterie, effectué à base d'eau et de solvants chimiques, l'accent est mis sur l'extraction précoce et sélective du lithium sous forme soluble, ainsi que sur la lixiviation, la précipitation et le raffinage des métaux contenus sous forme de concentré d'hydroxyde mixte. C'est ici, avec la synthèse renouvelée du matériau actif cathodique, que les ingénieurs chercheront à savoir si la séparation des composés métalliques est vraiment nécessaire pour produire un nouveau matériau cathodique entièrement performant.

Les travaux de recherche sur le traitement de l'électrolyte et du graphite ont pour but de montrer, grâce au développement de procédés appropriés, que les composants importants de l'électrolyte et le graphite peuvent être traités efficacement et réutilisés dans une qualité adaptée aux batteries dans la production de cellules.

Toutes les étapes du processus sont accompagnées d'une analyse globale du cycle de vie écologique et économique.

Sous la direction de Volkswagen, Taniobis, J. Schmalz et Viscom vont coopérer pendant trois ans avec des chercheurs de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle, de la Université technique de Brunswick et du Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films (IST) afin de conduire des recherches et développer les processus nécessaires.

Le projet de recherche de recyclage de matières premières de batteries de véhicules électriques en circuit fermé est financé par le Ministère fédéral de l'Économie et de la Protection du Climat.

Selon Michael Kellner, secrétaire d'État parlementaire, « La production européenne de batteries ne peut connaître de succès que si elle se concentre sur une durabilité appliquée au plus grand nombre de domaines possibles. Les batteries durables sont indispensables à une transition énergétique et des moyens de transports régis par des normes environnementales et sociales élevées. »

Sebastian Wolf, Directeur des opérations du département « Batteries » chez Volkswagen, a expliqué : « Le recyclage des batteries et des déchets de production contribue de manière décisive à garantir l'approvisionnement en matières premières de nos futures usines. Grâce au projet HVBatCycle, une vision globale des processus de recyclage et par conséquent, la mise en œuvre d'un circuit fermé pour l'utilisation des matériaux de batterie seront bientôt possibles. »

L'objectif est la récupération renouvelée de matériaux précieux pour accroître la durabilité et la sécurité de l'approvisionnement.

Les matières premières obtenues peuvent être réutilisées dans un processus de recyclage en circuit fermé.