Développer une méthode plus durable de recyclage des batteries ion-lithium

2020/11/12 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Les nanoingénieurs de l'Université de Californie ont développé une méthode peu coûteuse et efficace pour recycler les batteries ion-lithium. Il est efficace pour le recyclage des cathodes formées principalement par le phosphate de lithium ferrique (LiFePO4). Ces batteries sont moins chères, sûres et durables que les autres batteries lithium-ion utilisant du cobalt ou du nickel. Ces avantages rendent leur utilisation fréquente dans les outils électriques, les véhicules électriques et les réseaux électriques. Le problème est qu'il est économiquement cher de recycler ces batteries. Ils produisent le même dilemme que les plastiques : ils sont bon marché de génération mais coûteux à recycler. A cette occasion, ils ont réussi à couvrir.

La nouvelle méthode fonctionne à basse température (60-80 ºC) et sous pression environnementale, ce qui consomme entre 80 et 90% moins d'énergie que les méthodes précédentes. Les produits chimiques utilisés ne sont pas non plus toxiques : il utilise du sel au lithium, de l'azote, de l'eau et de l'acide citrique. Par conséquent, des mesures de sécurité spéciales ne doivent pas être prises.

La méthode a été développée en utilisant des batteries commerciales qui avaient déjà une capacité de stockage d'énergie réduite de moitié. Les cellules ont été libérées, la poudre de cathode a été recueillie, la poudre de cathode a été traitée avec du sel au lithium et de l'acide citrique et réutilisée pour fabriquer de nouvelles batteries. Les nouveaux cathodes ont prouvé qu'ils ont récupéré leur structure originale et leur activité électrochimique.

En effet, à mesure qu'ils sont utilisés, les cathodes des batteries subissent deux grands changements : d'une part, les ions lithium-ion perdent et, d'autre part, ceux de fer et de lithium se déplacent dans la structure cristalline. La récupération des batteries nécessite la fourniture d'ions au lithium et le retour des ions de fer et au lithium à leur place. Les cathodes ont été introduites dans une solution avec du sel au lithium et de l'acide citrique. L'acide citrique agit comme réducteur : il transfère des électrons aux ions de fer, avec moins de charge positive. Cela réduit les forces de répulsion interioniques, ce qui permet aux ions fer de retourner à leur lieu d'origine dans la structure cristalline. De plus, les ions lithium-ion sont de nouveau mis en circulation.

Les chercheurs ont affirmé qu'il s'agit d'un moyen efficace de recycler les batteries, mais ont reconnu qu'avant leur implantation dans l'industrie, il faut chercher la collecte, le transport et la manipulation des batteries en grandes quantités.