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L’intérêt des Canadiens pour les véhicules électriques continue de croître, passant de 56.000 ventes en 2019 à 184.578 en 2023. La conséquence directe est l’augmentation du nombre de batteries en fin de vie, posant des défis de recyclage significatifs. Notamment en raison de leur nature non biodégradable et toxique pour l’environnement.
Les experts ont déterminé qu’avec la consommation actuelle de métaux pour les cathodes de batteries, nous pourrions connaître un déficit d’approvisionnement d’ici les années 2030. Ce qui justifie la nécessité du recyclage.
Quelles sont donc les solutions existantes et où se concentrent les efforts de R&D ?
Explorons trois domaines de recherche dans l’article suivant.
Recyclage du Graphite
Naturellement présent sous forme de carbone cristallin, le graphite joue un rôle crucial dans l’industrie des batteries lithium-ion (LIBs) en permettant la conductivité, en améliorant les performances et en augmentant la capacité de charge. Étant donné que cette ressource est limitée, les efforts d’innovation se sont concentrés sur le recyclage du graphite des batteries existantes en utilisant des méthodes hydrothermales et électrochimiques pour purifier et récupérer ses propriétés ou pour ralentir sa dégradation.
De nombreux défis subsistent dans le recyclage du graphite, comme rendre le processus plus viable et limiter les risques de contamination avec d’autres substances des batteries.
En termes de croissance du marché, le marché mondial du recyclage du graphite était évalué à 45,3 millions USD en 2021 et devrait atteindre 110,2 millions USD d’ici 2031, avec un taux de croissance annuel composé (CAGR) de 9,3%.
Tesla a confirmé des résultats encourageants avec des cellules de batterie nouvellement assemblées à partir de graphite recyclé, ce qui constitue une première étape importante pour l’économie circulaire du graphite et devrait encourager davantage sa demande.
Récupération des Électrolytes
Les électrolytes de batterie, qui transportent des ions chargés positivement entre les bornes de la cathode et de l’anode, sont composés de solvants, de sel et d’additifs. Le recyclage des électrolytes permet de récupérer des ressources importantes et, surtout, d’éviter la libération de produits chimiques nocifs dans l’environnement.
Étant donné que le sel d’électrolyte représente 2 à 3% de la solution électrolytique mais 60% de son coût, il s’agit d’une partie stratégique du processus de recyclage pour réduire les coûts.
Plusieurs techniques ont été testées pour recycler les électrolytes, notamment la pyrolyse, la centrifugation et la méthode d’extraction supercritique, mais ces processus nécessitent encore des équipements complexes et beaucoup d’énergie en raison de l’instabilité chimique.
Extraction de la Masse Noire
Dans le recyclage des batteries lithium-ion, la masse noire désigne le mélange de métaux précieux provenant des cellules, notamment le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse et l’aluminium. La R&D s’est principalement concentrée sur la récupération de ces métaux au cours du processus de recyclage des batteries.
Le processus de récupération de la masse noire implique le démontage de la batterie, le concassage et le broyage, la lixiviation acide, la séparation et la filtration, ainsi que le raffinage des métaux pour répondre aux normes de pureté. La mise à l’échelle de ces processus reste difficile, mais ils offrent un potentiel prometteur.
De nombreux acteurs passionnants, tels que le leader canadien Li-Cycle, sont dédiés à la création de solutions de recyclage sûres et durables pour les métaux des batteries en fin de vie.
Points importants
Avec la recherche en cours dans ce domaine, il est clair que l’industrie du recyclage des batteries a un avenir prometteur. De la réutilisation des cellules à la récupération de leurs composants, le recyclage des batteries est un vaste domaine où les efforts de R&D croissent de manière exponentielle, car cela pourrait être l’un des plus grands défis accompagnant la transition vers les véhicules électriques.
