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Récupération des batteries lithium fer phosphate

05.11.2020

La plupart des batteries au lithium modernes utilisent du cobalt comme composant cathodique. Ce métal est assez cher et rare, et son exploitation cause des dommages considérables à l'environnement. Les batteries au lithium fer phosphate qui utilisent LiFePO4 comme cathode sont plus respectueuses de l'environnement. Des scientifiques de l'Université de Californie ont mis au point une méthode qui vous permet de remplacer l'élimination coûteuse de ces batteries par une récupération bon marché.

L'extraction du cobalt entraîne la dégradation des paysages et des ressources en eau. Par conséquent, de nombreuses entreprises (IBM et Tesla) et scientifiques recherchent des composants de batterie alternatifs.

Par exemple, cette année, Tesla commencera à vendre une voiture modèle 3 avec une batterie au lithium fer phosphate. Ces batteries sont plus sûres, ont une durée de vie plus longue et sont moins chères à fabriquer. Pourtant, ces batteries ont un sérieux inconvénient : elles sont coûteuses à éliminer. Par conséquent, les ingénieurs de l'Université de Californie se sont concentrés sur la recherche de méthodes d'élimination et de récupération de ces batteries.

Au cours du cycle de vie d'une batterie, sa cathode subit une dégradation. La raison en est la perte de lithium et une modification de la position des ions de fer dans la structure cristalline du matériau. Les scientifiques ont pu reconstituer les ions et les remettre à leur place à l'aide de sels de lithium et d'acide citrique.

L'équipe de recherche a acheté de simples batteries au lithium fer phosphate et les a réduites de moitié. Ensuite, ils ont été démontés et la poudre du composant cathodique a été trempée dans une solution avec des sels de lithium et de l'acide citrique, séchée et chauffée à une température d'environ 60 à 80 °C. La poudre résultante a été utilisée pour fabriquer de nouvelles cathodes pour batteries. Les scientifiques ont découvert que les performances étaient restaurées à leur état d'origine.

Cette méthode a permis aux ions lithium et fer de revenir à leurs positions d'origine dans la structure cathodique. Cela est dû à l'ajout d'acide citrique, qui "alimente" les ions de fer en électrons et réduit la charge positive qui repousse les électrons.

Cette méthode de recyclage utilise 80 à 90 % moins d'énergie que les méthodes actuelles de recyclage des batteries lithium fer phosphate et émet environ 75 % moins de gaz à effet de serre. Bien que ce soit un bon début, l'équipe note que des recherches supplémentaires sont nécessaires.

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Des chercheurs de l'Université Aalto ont découvert que les électrodes de batterie au lithium contenant du cobalt peuvent être réutilisées en prescrivant du lithium. Comparé au recyclage traditionnel, qui extrait généralement les métaux des batteries broyées en les faisant fondre ou en les dissolvant, le nouveau procédé permet d'économiser des matières premières précieuses, de l'énergie et est respectueux de l'environnement.

Avec les méthodes traditionnelles de recyclage des batteries, une partie de la matière première est gaspillée et l'oxyde de cobalt et de lithium est converti en d'autres composés de cobalt qui nécessitent un long processus de purification chimique pour les retransformer en matériau d'électrode. La nouvelle méthode évite ce processus fastidieux en reconstituant le lithium usé dans l'électrode à l'aide d'un procédé d'électrolyse largement utilisé dans l'industrie. Le composé de cobalt peut ensuite être réutilisé.

Les performances des électrodes resaturées en lithium sont presque les mêmes que celles des électrodes fabriquées à partir du nouveau matériau. Avec un développement ultérieur, la méthode fonctionnera à l'échelle industrielle.

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