« La troisième vague de financement nous permettra de valoriser nos recherches sur les batteries »

Le recyclage des batteries est un axe de recherche du PEPR Recyclage, lancé en octobre 2023 et impliquant 16 scientifiques et 9 laboratoires. Il est organisé en trois vagues de financement (Axe Batteries – PEPR recyclage), pour un budget total de 2,4 millions d’euros, dont la deuxième a commencé début 2026. L’occasion de revenir sur les travaux réalisés dans la première phase baptisée LULABAT avec Alexandre Chagnes, Professeur des Universités à l’Université de Lorraine, co-responsable de l’axe Batteries, et de découvrir les futures recherches.

Techniques de l’ingénieur : Quels étaient les axes de travail de la première vague de financement ?

Alexandre Chagnes : Dans la vague 1 financée à 1 million d’euros, nous avons souhaité travailler sur plusieurs thèmes : le marché du graphite et son analyse environnementale, l’analyse de vie multicritères des batteries, et les techniques de recyclage des batteries. Dans les batteries, l’électrode positive est soit composée d’un oxyde de métaux de transition lithié (NMC) soit d’un phosphate de fer lithié (LFP) tandis que l’électrode négative est constituée d’un mélange de graphite synthétique (des matériaux carbonés que l’on va traiter thermiquement) et naturel (produit à 70 % par la Chine). En adaptant les proportions des deux, le matériau d’électrode négative est optimisé pour pouvoir cycler et s’approcher de la capacité de stockage du graphite théorique qui est de 370 mAh/g. Aujourd’hui on est autour de 320 mAh/g, mais nous regardons quel est l’impact environnemental de sa production.

Ce qui est également réalisé pour l’analyse de vie des batteries, le deuxième thème de recherche…

Oui nous avons travaillé sur un outil d’aide à la décision basé sur une analyse de vie multicritère des batteries. Aujourd’hui, les batteries des véhicules électriques embarquent deux types de matériaux d’électrodes, la NMC et la LFP. Mais pour la NMC, il y a différentes technologies. L’objectif est de prendre en compte de nombreuses données sur les matériaux que l’on veut fabriquer et de les classer avec une note en fonction de leur durabilité et de leur efficacité. Mais cette note sera également divisée en sous note selon les différents aspects pris en compte tels que sociétaux, géostratégiques, environnementaux, etc.

Et le troisième thème concerne les techniques de recyclage

Nous travaillons effectivement sur différentes technologies de recyclage des batteries. Nous regardons comment la lixiviation par attrition peut être réalisée pour être moins consommatrice de réactifs tout en étant efficace, ainsi que la lixiviation oxydante de façon à la rendre plus sélective avec de nouvelles chimies. Enfin, nous travaillons sur l’électrodialyse, une méthode très peu utilisée dans le recyclage des batteries lithium-ion qui combine des processus électrochimiques et chimiques pour pouvoir séparer le lithium des autres métaux, et voir comment cette technique peut être intégrée dans un procédé de recyclage des batteries.

Avez-vous concrétisé certains travaux ?

Nous avons fait un dépôt d’invention sur l’électrodialyse, ainsi que deux publications sur la partie électrodialyse et sur le marché du graphite, et d’autres vont bientôt arriver sur l’analyse du cycle de vie. Comme ce sont des thèses financées toujours en cours, il reste un peu plus d’un an.

Quel est l’objet de la seconde vague ?

Nous venons de la commencer il y a quelques mois. L’idée est de continuer à travailler sur les thèmes de la première vague en réalisant ce que l’on n’a pas pu faire par manque de financement. Par exemple, nous avons travaillé sur le marché du graphite dans la première vague et nous nous attaquons désormais à sa recyclabilité. L’objectif est de comprendre comment récupérer le graphite en le séparant des matériaux de l’électrode positive dans la black mass des batteries LFP et NMC avec un procédé de flottation. Ensuite, nous allons travailler sur la régénération du graphite pour le réutiliser dans les batteries. Ce qui n’est vraiment pas évident car c’est un graphite qui a été très abîmé par le recyclage. Et pour finir, nous allons travailler sur la précipitation du lithium contenu dans la NMC.

Les recherches de la troisième vague sont-elles déjà prévues ?

Nous préparons également la troisième vague, qui aura pour objectif de faire le lien entre les différentes actions du PEPR et concrétiser nos objectifs. Nous arrivons vers la fin du projet et nous manquons de temps pour aller vers la valorisation. Cette troisième vague va nous permettre de finaliser les objectifs et d’aller vers la valorisation des résultats, notamment en démarrant des programmes de prématuration.