Avec l’explosion du marché des véhicules électriques, le traitement des packs de batteries usagées devient un défi mondial. Une équipe d’ingénieurs de l’Université Rice a mis au point une nouvelle méthode de récupération du lithium sans acide fort et à très faible consommation énergétique : elle consiste à charger les matériaux cathodiques usagés pour extraire directement les ions lithium dans l’eau et former de l’hydroxyde de lithium de haute pureté.

En utilisant des cathodes usagées (type LFP, etc.), le procédé fait migrer les ions lithium à travers une fine membrane d’échange cationique vers un flux d’eau où ils se combinent avec des ions hydroxyles issus de la décomposition de l’eau à la contre-électrode, produisant de l’hydroxyde de lithium de pureté supérieure à 99 %. Les essais montrent que, dans certaines conditions, le procédé ne consomme que 103 kJ par kilogramme de déchets traités – un ordre de grandeur inférieur aux méthodes classiques par lixiviation acide. Après mise à l’échelle à 20 cm², le dispositif a fonctionné 1 000 heures avec un taux de récupération moyen du lithium proche de 90 % et s’est révélé compatible avec les chimies LFP, LMO et NMC.

« Produire directement de l’hydroxyde de lithium de haute pureté raccourcit le chemin de retour vers de nouvelles batteries : moins d’étapes de traitement, moins de déchets et une chaîne d’approvisionnement plus résiliente », explique Haotian Wang, professeur associé en génie chimique et biomoléculaire. L’équipe a également démontré une technologie de traitement en rouleau à rouleau permettant de démonter automatiquement les électrodes LFP et d’extraire directement de l’hydroxyde de lithium de qualité batterie. Les travaux actuels portent sur l’augmentation de la surface des piles, l’optimisation du chargement des déchets et la conception de membranes hydrophobes sélectives, ainsi que sur l’amélioration des étapes de post-traitement pour réduire encore la consommation énergétique.