Plus tard cette année, la société canadienneCycle Liva commencer à construire une usine de 175 millions de dollars américains à Rochester, dans l'État de New York, sur le terrain de ce qui était autrefois le complexe Eastman Kodak. Une fois achevée, elle deviendra la plus grande usine de recyclage de batteries lithium-ion en Amérique du Nord.
L’usine aura une capacité éventuelle de 25 kilotonnes métriques de matières premières, récupérant 95 pour cent ou plus du cobalt, du nickel, du lithium et d’autres éléments précieux grâce au processus zéro eaux usées et zéro émission de l’entreprise. "Nous serons l'une des plus grandes sources nationales de nickel et de lithium, ainsi que la seule source de cobalt aux États-Unis", déclareAjay Kochhar, cofondateur et PDG de Li-Cycle.
Fondée fin 2016, l’entreprise fait partie d’une industrie en plein essor qui vise à empêcher des dizaines de milliers de tonnes de batteries lithium-ion de pénétrer dans les décharges. Sur les 180 000 tonnes de batteries Li-ion disponibles au recyclage dans le monde en 2019, un peu plus de la moitié ont été recyclées. À mesure que la production de batteries lithium-ion augmente, l’intérêt pour le recyclage augmente également.
Selon une société basée à LondresStockage d'énergie circulaire, cabinet de conseil qui suit le marché du recyclage des batteries lithium-ion, une centaine d'entreprises dans le monde recyclent les batteries lithium-ion ou envisagent de le faire prochainement. L’industrie est concentrée en Chine et en Corée du Sud, où sont également fabriquées la grande majorité des batteries, mais il existe plusieurs dizaines de startups de recyclage en Amérique du Nord et en Europe. Outre Li-Cycle, cette liste comprend les sociétés basées à StockholmNorthvolt, qui construit conjointement une usine de recyclage de batteries de véhicules électriques avec l’entreprise norvégienneHydroélectricité, et celui de J.B. Straubel, ancien élève de TeslaMatériaux en séquoia, qui a une portée plus large en matière de recyclage des déchets électroniques. [Voir l'encadré « 14 projets de recyclage de batteries Li-ion à surveiller. »]
Ces startups visent à automatiser, rationaliser et nettoyer ce qui a été un processus fastidieux, inefficace et sale. Traditionnellement, le recyclage des batteries consiste soit à les brûler pour récupérer une partie des métaux, soit à les broyer et à traiter la « masse noire » obtenue avec des solvants.
Selon lui, le recyclage des batteries ne doit pas seulement être plus propre : il doit également être rentable et fiable.Jeff Spangenberger, directeur duCentre ReCell, une collaboration de recherche sur le recyclage des batteries soutenue par le département américain de l'Énergie. «Il est préférable de recycler les batteries plutôt que d'extraire de nouveaux matériaux et de jeter les batteries», déclare Spangenberger. « Mais les entreprises de recyclage ont du mal à réaliser des bénéfices. Nous devons le rendre rentable, afin que les gens soient incités à rapporter leurs batteries.
Cycle Li fonctionnera sur un modèle « rayons et moyeu », les rayons gérant le traitement préliminaire des vieilles batteries et des déchets de batteries, et la masse noire alimentant un hub situé au centre pour le traitement final en matériaux de qualité batterie. Le premier rayon de l'entreprise se trouve à Kingston, en Ontario, près de Toronto, où se trouve le siège social de Li-Cycle ; un deuxième rayon vient d'ouvrir à Rochester, où le futur hub devrait ouvrir ses portes en 2022.
Les ingénieurs de Li-Cycle ont amélioré de manière itérative le recyclage hydrométallurgique traditionnel, explique Kochhar. Par exemple, plutôt que de démonter un pack de batterie EV en cellules et de les décharger, ils séparent le pack en modules plus grands et les traitent sans se décharger.
En ce qui concerne la chimie des batteries, Li-Cycle est agnostique. Les batteries classiques au nickel, au manganèse et à l'oxyde de cobalt sont tout aussi facilement recyclées que celles à base de lithium fer phosphate. « Il n'y a pas d'uniformité dans l'industrie », note Kochhar. "Nous ne connaissons pas la chimie exacte des batteries, et nous n'avons pas besoin de le savoir."
Combien de batteries devront être recyclées ? Dans ses présentations, Kochhar fait référence à un « tsunami imminent » de batteries lithium-ion usagées. Alors que les ventes mondiales de véhicules électriques devraient passer de 1,7 million en 2020 à 26 millions en 2030, il est facile d’imaginer que nous serons bientôt inondés de batteries usagées.
Mais les batteries lithium-ion ont une longue durée de vie, affirmeSon Éric Mélin, directeur du stockage circulaire d’énergie. "Trente pour cent des véhicules électriques d'occasion sur le marché américain se trouvent désormais en Russie, en Ukraine et en Jordanie, et la batterie est arrivée en tant que passager lors de ce voyage", explique Melin. Les batteries EV peuvent également être réutilisées commestockage stationnaire. « Ces produits [utilisés] ont encore beaucoup de valeur », dit-il.
Melin estime que les États-Unis disposeront d’environ 80 kilotonnes de batteries Li-ion à recycler en 2030, tandis que l’Europe en disposera de 132 kilotonnes. « Chaque entreprise [de recyclage] met en place une usine d’une capacité de plusieurs milliers de tonnes, mais vous ne pouvez pas recycler plus de matériaux que vous n’en avez », note-t-il.
Spangenberger de ReCell convient que le besoin d’une capacité accrue de recyclage des batteries ne se fera pas sentir avant un certain temps. C’est pourquoi les recherches de son groupe se concentrent sur des projets à plus long terme, notamment le recyclage direct des cathodes. Le recyclage traditionnel décompose la cathode en un sel métallique, et la reformation du sel en cathodes coûte cher. ReCell prévoit de démontrer cette année une méthode rentable de recyclage des poudres cathodiques, mais il faudra encore cinq ans avant que ces processus soient prêts pour une application à grand volume.
Même si le tsunami des batteries n’est pas encore arrivé, Kochhar affirme que les fabricants d’électronique grand public et de véhicules électriques sont désormais intéressés par les services de Li-Cycle. « Souvent, ils poussent leurs fournisseurs à travailler avec nous, ce qui a été formidable pour nous et vraiment intéressant à voir », explique Kochhar.
« Les chercheurs impliqués dans le recyclage sont très passionnés par ce qu’ils font : c’est un défi technique de taille et ils veulent le résoudre parce que c’est la bonne chose à faire », explique Spangenberger. "Mais il y a aussi de l'argent à gagner, et c'est ça qui l'attire."
