1. Problèmes de pollution liés au recyclage du phosphate de fer lithié
Le marché du recyclage des batteries de puissance est immense et, selon les instituts de recherche concernés, le total cumulé des batteries de puissance mises hors service en Chine devrait atteindre 137,4 MWh d'ici 2025.
Prise batteries au lithium fer phosphateÀ titre d’exemple, il existe principalement deux façons de recycler et d’utiliser les batteries de puissance usagées : l’une est l’utilisation en cascade, et l’autre est le démantèlement et le recyclage.
L'utilisation en cascade fait référence à l'utilisation de batteries lithium-fer-phosphate dont la capacité restante est comprise entre 30 % et 80 % après démontage et recombinaison, et à leur application dans des domaines à faible densité énergétique tels que le stockage d'énergie.
Le démantèlement et le recyclage, comme leur nom l'indique, font référence au démantèlement des batteries lithium-fer-phosphate lorsque leur capacité restante est inférieure à 30 %, et à la récupération de leurs matières premières, telles que le lithium, le phosphore et le fer de l'électrode positive.
Le démantèlement et le recyclage des batteries lithium-ion permettent de réduire l'extraction de nouvelles matières premières, contribuant ainsi à la protection de l'environnement, et présentent également un grand intérêt économique, en réduisant considérablement les coûts d'extraction, de fabrication, de main-d'œuvre et d'aménagement des chaînes de production.
Le démantèlement et le recyclage des batteries lithium-ion comprennent principalement les étapes suivantes : collecte et tri des batteries usagées, démantèlement, puis séparation et raffinage des métaux. Après ces opérations, les métaux et matériaux récupérés peuvent servir à la fabrication de nouvelles batteries ou d’autres produits, permettant ainsi de réaliser d’importantes économies.
Cependant, même un groupe d'entreprises de recyclage de batteries, comme Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., filiale de Ningde Times Holding Co., Ltd., est confronté à un problème épineux : le recyclage des batteries génère des sous-produits toxiques et émet des polluants nocifs. Le marché a donc un besoin urgent de nouvelles technologies pour réduire la pollution et la toxicité liées à ce processus.
2. Le LBNL a trouvé de nouveaux matériaux pour résoudre les problèmes de pollution liés au recyclage des batteries.
Le Laboratoire national Lawrence Berkeley (LBNL) aux États-Unis a récemment annoncé avoir découvert un nouveau matériau capable de recycler les batteries lithium-ion usagées avec de l'eau seulement.
Le Laboratoire national Lawrence Berkeley a été créé en 1931 et est géré par l'Université de Californie pour le compte du Bureau scientifique du Département de l'Énergie des États-Unis. Il a remporté 16 prix Nobel.
Le nouveau matériau inventé par le Laboratoire national Lawrence Berkeley s'appelle Quick-Release Binder. Les batteries lithium-ion fabriquées à partir de ce matériau sont facilement recyclables, écologiques et non toxiques. Il suffit de les démonter, de les plonger dans de l'eau alcaline et de les agiter doucement pour séparer les éléments nécessaires. Les métaux sont ensuite filtrés et séchés.
Comparé au recyclage actuel des batteries lithium-ion, qui consiste à les broyer puis à les incinérer pour séparer les métaux et les éléments, ce procédé présente une toxicité importante et un impact environnemental négatif. Le nouveau matériau offre une alternative radicalement différente.
Fin septembre 2022, cette technologie a été sélectionnée parmi les 100 technologies révolutionnaires développées dans le monde en 2022 par les R&D 100 Awards.
Comme nous le savons, les batteries lithium-ion sont composées d'électrodes positives et négatives, d'un séparateur, d'un électrolyte et de matériaux structurels, mais la manière dont ces composants sont combinés dans les batteries lithium-ion est encore mal connue.
Dans les batteries lithium-ion, un matériau essentiel qui maintient la structure de la batterie est l'adhésif.
Le nouveau liant à libération rapide découvert par les chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory est composé d'acide polyacrylique (PAA) et de polyéthylène imine (PEI), qui sont liés par des liaisons entre les atomes d'azote chargés positivement dans le PEI et les atomes d'oxygène chargés négativement dans le PAA.
Lorsqu'on place le liant à libération rapide dans de l'eau alcaline contenant de l'hydroxyde de sodium (Na⁺OH⁻), les ions sodium pénètrent instantanément dans le site adhésif, séparant ainsi les deux polymères. Ces polymères séparés se dissolvent dans le liquide, libérant les composants d'électrode qui y étaient incorporés.
En termes de coût, lorsqu'il est utilisé pour fabriquer des électrodes positives et négatives de batteries au lithium, le prix de cet adhésif est environ dix fois inférieur à celui des deux adhésifs les plus couramment utilisés.
Date de publication : 25 avril 2023