L’Alliance pour la science verte ouvre un laboratoire suisse de recyclage des batteries

L’entreprise japonaise spécialisée dans les produits chimiques et la technologie verte a ouvert un laboratoire de recyclage des batteries au Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB) dans le canton de Berne. En collaboration avec le Swiss Battery Technology Center, l’entreprise vise à récupérer le matériau du cathode des batteries lithium-ion usagées, afin de pouvoir les réutiliser directement dans de nouvelles cellules. La méthode consistant à traiter chaque métal séparément doit être éliminée.

Le laboratoire a été inauguré lundi en présence de Ryohei Mori, PDG de GSA, et de Christian Ochsenbein, directeur de SBTC. Basée à Kawanishi, au Japon, GSA se spécialise dans des domaines tels que les points quantiques, les cadres métallo-organiques (MOF) et les solvants eutectiques profonds. Biel servira de porte d’entrée de l’entreprise sur le marché européen. SBTC, quant à elle, s’occupe de l’analyse des matériaux, de la fabrication d’électrodes, du développement et des essais de cellules de batterie, ainsi que du recyclage.

Masse noire en tant que matière première

L’attention se porte sur ce qu’on appelle la masse noire. Lorsque les batteries en fin de vie sont broyées et traitées mécaniquement, un poussier sombre reste. Celui-ci contient les matériaux actifs qui stockent et libèrent de l’énergie à l’intérieur de la cellule. Dans le recyclage conventionnel, des métaux tels que le lithium, le nickel ou le cobalt sont extraits à l’aide d’acides ou d’alcalis. Plusieurs étapes de traitement supplémentaires sont ensuite nécessaires pour produire à nouveau du matériau cathodique. La variabilité de la masse noire – en fonction de la chimie de la cellule, de l’âge de la batterie et de la méthode de traitement – fait l’objet de l’étude du projet de recherche SHERLOCK, dont l’objectif est d’établir des normes de qualité pour cette masse noire.

GSA vise à raccourcir cette chaîne. Au lieu de décomposer le matériau cathodique issu de la masse noire en ses éléments constitutifs, l’entreprise retraite ce matériau et le réutilise directement. Les experts qualifient cela de recyclage direct. Cette approche a pour but d’économiser des étapes de traitement et des ressources. Si elle est couronnée de succès, la production de nouvelles batteries nécessitera moins de matières premières nouvellement extraites. Cependant, les partenaires n’ont pas divulgué les détails exacts du processus.

Les premiers résultats sont déjà disponibles : les batteries dotées d’un matériau de cathode régénéré par GSA ont atteint plus de 90 % de la capacité initiale des batteries comparables utilisant un matériau de grade commercial. Bien que cela paraisse prometteur, il s’agit d’une valeur de laboratoire fournie par les participants. Les détails concernant le nombre de cycles de charge, le format des cellules ou les mesures indépendantes font défaut. Cette technologie est en cours de développement pour les batteries au nickel-manganèse-cobalt et aux phosphates de fer lithium (LFP). Pour les cellules LFP en particulier, une méthode économiquement viable est cruciale, car elles ne contiennent ni nickel ni cobalt, ce qui rend le recyclage des métaux individuels beaucoup moins rentable.

Une étude de faisabilité

La division du travail à Biel est clairement définie : GSA apporte sa technologie de recyclage, tandis que SBTC – l’un des quatre centres de recherche appliquée du SIPBB – fournit son expertise, ses infrastructures et des espaces de laboratoire. Ensemble, les partenaires examineront les matériaux traités, fabriqueront des électrodes et des cellules à partir d’eux, puis meneront des tests. L’objectif final est d’évaluer si ce processus peut être industrialisé à grande échelle.

Jusqu’à présent, le financement public reste modeste. La première phase est financée grâce à un Chèque Innovation de l’agence suisse de financement Innosuisse. Ce dernier couvre les coûts d’un partenaire de recherche suisse jusqu’à 15 000 francs suisses (environ 16 200 euros) et est destiné à des études de faisabilité qui doivent être achevées en six mois. Les partenaires eux-mêmes le décrivent comme la première étape vers une recherche conjointe.

L’Europe a besoin de matériaux recyclés

La demande est claire. Le règlement européen sur les batteries impose des taux de récupération plus élevés pour le lithium, le nickel et le cobalt, ainsi que des proportions minimales de matériaux recyclés dans les nouvelles batteries de véhicules à partir d’août 2031. Cependant, le recyclage reste un défi économique : selon l’étude Safeloop de l’UE, les pertes s’élèvent actuellement à environ 1,90 euro par kilogramme de pack batterie. Des processus comportant moins d’étapes pourraient offrir une solution. Les partenaires affirment que, à grande échelle, leur méthode réduirait également la dépendance aux matières premières nouvellement extraites et rendrait les chaînes d’approvisionnement en batteries européennes plus résilientes.

Les institutions de recherche cherchent également des partenaires à l’étranger. Par exemple, le Fraunhofer FFB de Münster a signé des lettres d’intention avec des partenaires sud-coréens début octobre, portant sur des sujets tels que le recyclage et la mise en œuvre du règlement européen sur les batteries. GSA compte utiliser le réseau de SIPBB pour transférer sa technologie du laboratoire à l’industrie. Il reste à voir si ce niveau de performance de 90 % peut également être atteint avec des quantités plus importantes.