ISITE EURECA : Impact de la variabilité de la composition des batteries lithium-ion sur les procédés mécaniques et physicochimiques de recyclage

Mots clés

Batterie lithium-ion, Recyclage, Flotation

Détail de l'offre

Les batteries lithium-ion (LIB) sont au cœur de la transition énergétique, alimentant des applications allant de l'électronique portable aux véhicules électriques. Leur déploiement rapide entraîne une demande sans précédent en matières premières critiques telles que le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse et le graphite. Cela soulève des défis majeurs liés à la rareté des ressources, aux risques d'approvisionnement et à l'impact environnemental, rendant essentielles des stratégies de recyclage efficaces.
Alors que les procédés de recyclage actuels ciblent principalement les métaux à forte valeur (Co, Ni) issus des batteries NMC conventionnelles, le domaine évolue rapidement. De nouvelles chimies, en particulier le LiFePO₄ (LFP), sont de plus en plus utilisées et coexistent souvent avec les matériaux NMC au sein des mêmes batteries. Cette variabilité croissante de composition rend les approches de tri traditionnelles inefficaces et nécessite le développement de stratégies de recyclage plus flexibles.
Ce projet de doctorat vise à développer des procédés de recyclage innovants capables de traiter des flux complexes et hétérogènes de « black mass » générés après le broyage des batteries. Ces matériaux contiennent des mélanges de chimies cathodiques (NMC et LFP), du graphite, ainsi que d'autres composants tels que des revêtements et des matériaux dopés.
Les travaux de recherche porteront sur :
• Comprendre l'impact de l'état de décharge des batteries sur la libération des particules, la contamination et les procédés en aval
• Optimiser les prétraitements mécaniques et la classification afin d'améliorer la qualité de la black mass
• Développer des méthodes avancées de caractérisation à l'échelle globale et à celle des particules
• Concevoir des stratégies avancées de flottation par mousse afin de récupérer efficacement le graphite et séparer les matériaux cathodiques mixtes (LFP vs NMC)
• Contribuer à la modélisation des procédés et à leur changement d'échelle vers des applications industrielles
L'objectif global est d'établir un procédé robuste et adaptable basé sur la flottation, capable de s'adapter à l'évolution des chimies de batteries tout en maximisant la récupération des ressources et l'efficacité du procédé.
Ce projet s'inscrit dans l'initiative EURECA Pro, avec une forte collaboration franco-allemande, et offre un accès à des infrastructures de pointe ainsi qu'à des plateformes pilotes, avec une mobilité entre la France et l'Allemagne.