Leybold accélère le recyclage des batteries lithium-ion
La technologie du vide permet de récupérer jusqu'à 95 % des matières premières critiques
Lors de la récupération des batteries lithium-ion, on procède d’abord à une étape de prétraitement au cours de laquelle les cellules sont transformées en fractions traitables. Il existe ensuite trois voies possibles. Dans le cadre de la pyrométallurgie, les cellules sont placées dans un four, ce qui donne naissance à un alliage composé notamment de cobalt, de nickel, de cuivre et éventuellement de fer, tandis que l’aluminium et le lithium restent dans les scories. Ce procédé permet de récupérer jusqu’à environ 50 % de la masse. Une autre voie thermique est la pyrolyse, qui s'effectue à des températures plus basses et en l'absence d'air ; elle nécessite un traitement des gaz de combustion, mais permet également la récupération de l'aluminium et porte le rendement à environ 60 %.
Séchage en toute sécurité sous vide
C’est le recyclage mécanique qui permet d’obtenir les meilleurs rendements. Les grandes batteries sont d’abord déchargées puis démontées ; les packs plus petits sont traités directement. Le broyage s’effectue sous atmosphère d’azote ou sous vide afin d’éviter l’inflammation des solvants électrolytiques volatils. Le séchage sous vide abaisse la température d’ébullition, accélère le processus et garantit le fonctionnement en circuit fermé et en toute sécurité de l’installation. Les vapeurs se condensent avant ou après les pompes et peuvent être réutilisées. « Les corps de pompe hermétiquement fermés empêchent à la fois les émissions et la pénétration d’air, évitant ainsi la formation de mélanges inflammables », explique Sebastian Rosensträter, responsable des applications chez Leybold.
Récupération de la « black mass »
Après le séchage, la « black mass » fine – un mélange riche en nickel, cobalt, cuivre, lithium et graphite – est séparée mécaniquement des films et des plastiques. Les métaux et l’électrolyte sont ensuite acheminés vers des étapes hydrométallurgiques. Ce procédé permet d’atteindre des taux de recyclage globaux allant jusqu’à 95 %.
Solutions Leybold
Pour le recyclage des batteries, Leybold fournit principalement des pompes à vis sèches de la gamme DRYVAC : hermétiques, résistantes aux vapeurs condensables et agressives, et dotées d’un joint d’arbre protégé contre les gaz de rupture. Pour les installations dont le débit d’entrée varie fortement, la série SCREWLINE présente un avantage : les rotors à refroidissement interne limitent les dépôts et le corps de pompe peut être ouvert et nettoyé par l’utilisateur. Pour maximiser la capacité d'aspiration à basse pression, les soufflantes Roots RUVAC WH sont disponibles. Des systèmes complets combinent des pompes, des condenseurs et des commandes pour permettre une récupération contrôlée des solvants.
Dimensionnement intelligent
L'installation de vide est adaptée aux conditions de séchage : l'objectif est de maintenir la pression en dessous de la pression de vapeur saturante du mélange de solvants. « Plus n'est pas toujours synonyme de mieux », souligne Rosensträter. Le surdimensionnement réduit certes la pression, mais n’accélère pas significativement le séchage ; la vitesse est principalement déterminée par l’apport de chaleur dans le séchoir. La fiabilité et une conception nécessitant peu d’entretien sont cruciales pour éviter l’arrêt de l’ensemble de la chaîne de production.
Avantages économiques et écologiques
En raison de la croissance de la mobilité électrique et de l’électronique grand public, le nombre de cellules mises au rebut augmente rapidement. Le recyclage devient ainsi rentable et réduit la pression sur l’exploitation minière de matières premières rares telles que le lithium, le nickel et le cobalt. Selon Rosensträter, le recyclage est le moyen le plus efficace de préserver ces matériaux, avec un impact écologique moindre que l’extraction primaire.
ATEX : points particuliers à prendre en compte
La réglementation ATEX s’applique dans les environnements potentiellement explosifs. Le recyclage des batteries implique le pompage de vapeurs de solvants inflammables, mais grâce à l’inertage à l’azote et à une conception étanche, une mise en conformité ATEX complexe n’est souvent pas nécessaire. De plus, le processus est maintenu aussi sec que possible afin de minimiser la formation de fluorure d’hydrogène corrosif au contact de l’humidité.