Recyclage des batteries par la maîtrise de la composition chimique des matériaux
Recyclage de batterie électrique et valorisation des matériaux
La production de batterie électrique représente aujourd’hui un grand axe de la mobilité. La France vise l’objectif de pouvoir produire dans l’Hexagone deux millions de voitures électriques avec des batteries « made in France » d’ici 2030. Les gigafactories apparaissent partout dans le monde pour accélérer la fabrication massive des véhicules électriques.
En ce sens, le recyclage des batteries représente un enjeu environnemental, économique et juridique. En effet, cette production s’accompagne d’un renforcement des règles de durabilité, sécurité et seconde vie des batteries avec une réglementation concernant des niveaux minimaux de contenu recyclé. La Commission Européenne a fait entrer en vigueur en août 2023 une loi sur des batteries plus durables, circulaires et sûres.
Des objectifs en matière de rendement de recyclage, de valorisation des matières et de contenu recyclé seront introduits progressivement à partir de 2025. Ainsi, tous les déchets de batteries collectés devront être recyclés et des niveaux élevés de valorisation devront être atteints, en particulier pour les matières premières critiques telles que le cobalt, le lithium et le nickel.
Chimie analytique au service de la recyclabilité avant fabrication : de la matière première au produit fini
Le laboratoire d’expertise QARBONE du Groupe 6NAPSE accompagne les industriels et fabricants de batteries à différentes étapes du cycle de vie. Durant la phase d’exploration et de mise en forme de la batterie, nous analysons les différents constituants tels que les électrodes et l’électrolyte afin de garantir leur composition inorganique et de détecter d’éventuelles impuretés. De plus, en amont de la fabrication, nous quantifions les principaux éléments présents dans les matériaux bruts et vérifions l’absence d’impuretés inorganiques. Une fois la batterie assemblée, le laboratoire analyse ses composants individuels (anode, cathode, électrolyte) pour déterminer leur composition précise. D’une part, l’ICP (Inductively Coupled Plasma) permet de quantifier les éléments inorganiques tels que le cobalt (Co), le lithium (Li), le manganèse (Mn), le nickel (Ni), le cuivre (Cu) et l’aluminium (Al). D’autre part, la chromatographie ionique est utilisée pour doser les ions comme le chlorure et le sulfate.Composition chimique de la black mass issue des batteries usagées
Et comment la chimie accompagne le recyclage des batteries en fin de vie ? L’expertise de QARBONE du Groupe 6NAPSE permet de quantifier avec précision les teneurs en éléments recherchés dans la « black mass » récupérée dans les batteries usagées. Cette black mass, aussi appelée noir de carbone, est un résidu pâteux et noir issu du processus de recyclage des batteries lithium-ion. Elle est composée d’un mélange complexe de différents matériaux (métaux précieux, éléments d’alliage, composés inorganiques, contaminants). La composition exacte de la black mass varie en fonction de la chimie de la batterie d’origine et du procédé de recyclage utilisé. L’ICP est la technique de référence pour une analyse précise et fiable de sa composition élémentaire et pour déterminer les teneurs en éléments clés qui peuvent ensuite être recyclés. En effet, le recyclage de cette matière complexe permet de récupérer les métaux précieux et autres matériaux valorisables qu’elle contient. Après le processus de recyclage, notre laboratoire d’expertise caractérise les poudres obtenues afin de garantir leur pureté et de vérifier l’efficacité du traitement. Cette étape inclut le dosage précis des éléments pour assurer la traçabilité et la qualité des matériaux recyclés. L’expertise analytique du laboratoire QARBONE garantit la caractérisation élémentaire des batteries lithium-ion à chaque étape de leur production.L’engagement du Groupe 6NAPSE et du laboratoire QARBONE en faveur du recyclage des batteries s’inscrit dans une démarche de valorisation des matériaux et de développement durable. En contrôlant la composition des matériaux et en détectant les anomalies, nous contribuons à la performance, à la sécurité, la durabilité et à la recyclabilité des batteries.
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