Thèse en cours

Etude des propriétés des matériaux actifs recyclés de batterie lithium ion
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Auteur / Autrice : Elie Fayad
Direction : Domitille Giaume
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Inscription en doctorat le 01/02/2023
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche de Chimie Paris
Equipe de recherche : Matériaux, Interfaces et Matière Molle (MIM2)
établissement opérateur d'inscription : Chimie ParisTech / École Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP)

Mots clés

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Résumé

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Les procédés actuellement en développement de traitements des batteries usagées ont pour objectif de réintégrer dans la filière batterie Li-ion les éléments constitutifs de leur électrode. On parle de recyclage en boucle fermée. Pour permettre cette réintégration, ces éléments (Ni, Co, Mn et Li essentiellement) sont précipités généralement sous forme de sels qu'il faut purifier de leurs impuretés afin d'atteindre le « grade » batterie. De nombreuses impuretés provenant du recyclage des batteries sont identifiées comme problématiques et nuisent aux performances des batteries. A cette fin les procédés dominants actuellement utilisés nécessitent plusieurs étapes en voie humide (hydrométallurgie) de purification sélective et/ou d'extraction individuelle par solvants. Ces étapes de recyclage sont génératrices d'effluents en grande quantité, parfois difficiles à traiter, et d'une part non négligeable et perfectible sur l'empreinte carbone du recyclage des batteries. C'est dans ce contexte que ces travaux de thèse s'intégreront. Dans cet objectif nous envisageons : - De réaliser des recherches bibliographiques en vue d'établir un état de l'art sur le sujet. - De réaliser une étude sur la spéciation chimique des éléments en solution. - De synthétiser des matériaux d'électrodes positives élaborés avec des teneurs variables en impuretés, afin de comprendre leurs effets et les conséquences sur la relation structure-propriété. - Une évaluation des performances électrochimiques de ces matériaux en cellule de type « pouch cell » (0,5-10 Ah), plus représentative que les études actuellement menées. Ce projet de recherche pourra également fournir des données entrantes en vue d'une étude par ACV (analyse de cycle de vie) des différentes étapes des procédés de recyclage à l'étude.