Des chercheurs du Worcester Polytechnic Institute et du Laboratoire national d'Argonne aux États-Unis ont proposé conjointement un nouveau procédé de recyclage des batteries, capable de transformer des déchets de batteries de faible valeur en matériaux cathodiques de nouvelle génération, dotés d'une densité énergétique plus élevée et d'une meilleure stabilité cyclique. L'article correspondant a été publié récemment dans la revue « Chemical Cycles ».

Avec la demande croissante pour les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie, les batteries lithium-fer-phosphate sont largement utilisées en raison de leurs avantages en matière de sécurité et de coût. Cependant, les méthodes de recyclage traditionnelles ne permettent généralement d'extraire que des sels de lithium et de fer de faible valeur, ce qui rend le recyclage peu attractif économiquement. Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a conçu un schéma de « surcyclage assisté par lixiviation ». Ce procédé permet de conserver la morphologie originale des particules des matériaux de batterie dans des conditions de pression atmosphérique, et de transformer les matériaux cathodiques usagés mélangés — y compris le lithium-fer-phosphate et l'oxyde de lithium-manganèse — en lithium-manganèse-fer-phosphate de haute valeur, atteignant un taux de réutilisation des éléments supérieur à 95 %. En évitant la synthèse hydrothermale à haute pression et en étant compatible avec les installations hydrométallurgiques existantes, cette voie technologique crée des conditions favorables à une généralisation à grande échelle.

Le matériau cathodique lithium-manganèse-fer-phosphate obtenu présente non seulement une densité énergétique plus élevée, mais aussi une excellente stabilité cyclique. Par rapport aux schémas de recyclage traditionnels, le nouveau procédé réduit la consommation de matières premières, la consommation d'énergie et les émissions d'eaux usées. L'équipe indique que ce travail marque un changement de paradigme : passer du simple recyclage des matières premières à la valorisation des déchets en produits de nouvelle génération à plus forte valeur ajoutée. L'analyse technico-économique montre également que le nouveau procédé présente une rentabilité positive dans divers scénarios, ce qui pourrait permettre aux installations de recyclage de devenir des nœuds de création de valeur dans la chaîne d'approvisionnement circulaire des batteries.

Les chercheurs soulignent également que plusieurs défis restent à relever avant un déploiement à grande échelle. La composition des batteries industrielles usagées varie considérablement, et les travaux futurs devront progresser dans la gestion des impuretés, les démonstrations pilotes et la promotion de la collaboration entre recycleurs, fabricants et décideurs politiques.