Les technologies de recyclage des batteries lithium-ion (LIB) en fin de vie ne suivent pas le rythme de la montée en puissance rapide des véhicules électriques, stocker un problème de gestion des déchets potentiellement énorme pour l'avenir, selon une nouvelle étude.

Un examen du recyclage des batteries lithium-ion mené par l'Université de Birmingham suggère que, tandis que les véhicules électriques (VE) offrent une solution pour réduire la pollution, les gouvernements et l'industrie doivent agir maintenant pour développer une infrastructure de recyclage robuste afin de répondre aux futurs besoins de recyclage.

L'étude, réalisé en collaboration avec des chercheurs des universités de Newcastle et Leicester, est publié aujourd'hui dans le numéro du 150e anniversaire de La nature .

Dr Gavin Harper, Chercheur Faraday à l'Université de Birmingham, est l'auteur principal de l'article. Il a déclaré :« Le défi du recyclage n'est pas simple :il y a une énorme variété dans les chimies, formes et conceptions des batteries lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques. Les cellules individuelles sont formées en modules, qui sont ensuite assemblés en packs de batteries. Pour les recycler efficacement, ils doivent être démontés et les flux de déchets qui en résultent doivent être séparés. En plus du lithium, ces batteries contiennent un certain nombre d'autres métaux précieux, comme le cobalt, nickel et manganèse, et il est possible d'améliorer les processus actuellement utilisés pour les récupérer en vue de leur réutilisation. »

Le problème des déchets LIB est déjà important et devrait augmenter à mesure que la demande de véhicules électriques augmente. Sur la base du million de voitures électriques vendues en 2017, les chercheurs ont calculé que 250, 000 tonnes ou un demi-million de mètres cubes de déchets d'emballages non traités seront générés lorsque ces véhicules arriveront en fin de vie.

Il y a aussi une énorme opportunité pour le Royaume-Uni. L'analyse de l'Institution Faraday, l'institut indépendant du Royaume-Uni pour la recherche sur le stockage électrochimique de l'énergie, souligne le besoin de huit giga-usines au Royaume-Uni d'ici 2040 pour répondre à la demande de LIB. Le Royaume-Uni devra développer des sources d'approvisionnement pour les matériaux critiques requis pour ces batteries et les matériaux recyclés pourraient jouer un rôle important.

Professeur Andrew Abbott, de l'Université de Leicester et co-auteur de l'article, a déclaré :« L'électrification de seulement 2 % du parc automobile mondial actuel représenterait une gamme de voitures qui pourrait s'étendre sur la circonférence de la Terre, soit quelque 140 millions de véhicules. La mise en décharge n'est clairement pas une option pour cette quantité de déchets. recycler les batteries de véhicules électriques évitera non seulement une charge énorme sur les décharges, cela nous aidera également à sécuriser l'approvisionnement en matières critiques, comme le cobalt et le lithium, qui détiennent sûrement la clé d'une industrie automobile durable."

L'étude identifie un certain nombre de défis clés que les ingénieurs et les décideurs devront relever, comprenant:

• Identification des applications de seconde utilisation pour les batteries en fin de vie
• Développer des méthodes de réparation et de recyclage rapides, d'autant plus que le stockage à grande échelle de batteries électriques est potentiellement dangereux
• Améliorer le diagnostic des batteries, blocs-batteries et éléments de batterie, afin que l'état de santé des batteries puisse être évalué avec précision avant leur réutilisation
• Optimiser la conception des batteries pour le recyclage afin de permettre le démontage automatisé des batteries, plus sûr que les techniques de manutention manuelle actuelles
• Concevoir de nouveaux procédés de stabilisation permettant d'ouvrir et de séparer les batteries en fin de vie, et développer des techniques ou des procédés pour s'assurer que les composants ne sont pas contaminés pendant le recyclage.

"Ces batteries contiennent d'énormes quantités d'énergie et pour le moment, nous ne sommes toujours pas préparés à la façon dont nous les traiterons lorsqu'elles atteignent la fin de leur vie, " explique le co-auteur, le professeur Paul Christensen, de l'Université de Newcastle, qui travaille également avec un certain nombre de services d'incendie et de sauvetage du Royaume-Uni à l'élaboration de protocoles pour faire face aux incendies de batteries lithium-ion.

« L'un des domaines de recherche de ce projet est d'examiner l'automatisation et la manière dont nous pouvons démanteler de manière sûre et efficace les batteries usagées et récupérer les matériaux précieux tels que le lithium et le cobalt. Mais il existe également un problème de sécurité publique qui doit être résolu en tant que seconde vie. Les batteries EV deviennent plus largement disponibles. Ce dont nous avons besoin, c'est d'un examen urgent de l'ensemble du cycle de vie de la batterie, de l'extraction des matériaux du sol à leur élimination à la fin.

Paul Anderson, Co-directeur du Birmingham Centre for Strategic Elements and Critical Materials, ajoute :« Relever ces défis nécessitera une grande ambition ainsi qu'une approche cohérente de l'élaboration des politiques. Ceci est essentiel si nous voulons créer des solutions dans le processus de conception qui nous permettront de faire une transition en douceur et durable vers l'électricité. Véhicules."