Une nouvelle méthode pour rénover les batteries électriques usagées
Des chercheurs de l'Université Cornell ont développé un procédé innovant pour restaurer partiellement la capacité des batteries électriques usagées, sans les détruire d'abord pour extraire les matériaux contenus. Cette technique, appelée Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER), vise à résoudre l'un des problèmes courants des batteries à ions de lithium. Au fil des cycles de charge et de décharge, les électrodes accumulent une couche appelée interface solide électrolytique (ISE), bien que de petite quantité soit nécessaire au fonctionnement de la batterie. Cependant, son excessive croissance rend difficile le mouvement des électrons et réduit finalement la capacité disponible.
Une nouvelle méthode pour rénover les batteries électriques usagées
Pour appliquer DEER, les scientifiques démontent les cellules usagées et plongent leurs électrodes dans un bain électrochimique contenant le 1,3-diméthylimidazolidinone, mieux connu sous le nom de DMI. Ce traitement élimine partiellement l'accumulation d'ISE sans détruire l'électrode, qui peut ensuite être réutilisée pour fabriquer une nouvelle cellule. Les résultats obtenus dans les essais sont encourageants. Les batteries régénérées ont récupéré jusqu'à 95% de leur capacité d'origine. De plus, les cellules traitées ont perdu capacité plus lentement pendant leur fonctionnement subséquent. La dégradation est passée de 0,072% par cycle pour les batteries usagées à 0,042% pour celles soumises au processus DEER, différence qui s'est maintenue pendant environ 800 cycles. Le traitement peut même être répété. Dans un autre essai, une batterie déjà régénérée a récupéré jusqu'à 90% de sa capacité d'origine après une deuxième application du procédé.
Cette proposition change complètement l'approche habituelle du recyclage. Actuellement, de nombreuses installations broient les batteries pour obtenir une mélangue connue sous le nom de "matière noire", à partir de laquelle on récupère ultérieurement des matériaux tels que le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse, le cuivre ou l'aluminium par des processus chimiques ou à l'aide de hautes températures. DEER cherche à conserver les électrodes d'origine pour les réutiliser. Cela pourrait être intéressant pour les véhicules électriques. Lorsqu'une batterie tombe à environ 70-80% de sa capacité initiale, elle peut ne plus répondre aux exigences d'autonomie d'un véhicule, bien que ses composants aient encore un margem de fonctionnement. Cependant, la technique ne convient pas à toutes les batteries dégradées. Si le déclin est dû à des particules fendues, perte de lithium, dommages structurels ou problèmes mécaniques, ce procédé ne résoudrait pas le problème. De plus, il est nécessaire de démonter les cellules pour extraire les électrodes, car les chercheurs ont vérifié que l'introduction directe de la solution de DMI dans une batterie intacte ne donnait pas de bons résultats. Cornell estime que le recyclage par DEER pourrait coûter environ 15,25 dollars par kilogramme, contre 26,31 dollars pour les méthodes conventionnelles.