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Compréhension des phénomènes chimiques et catalytiques de la précipitation oxydante pour la récupération des métaux d'intérêts des batteries lithium ion

Défi technologique : Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (en savoir +)

Département : Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire : Laboratoire des technologies de valorisation des procédés et des matériaux pour les EnR

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-23-0071

Contact : helene.porthault@cea.fr

Le recyclage des batteries, de composition complexe (polymères, métaux ou plastiques), constitue un défi technologique et la recherche de procédé efficace et peu impactant pour la récupération sélective de métaux de hautes puretés (Co, Ni, Li) Les procédés hydrométallurgiques s'imposent alors comme la méthode permettant la récupération sélective des métaux. Ils se composent d'étapes de lixiviation, de séparation puis de raffinage qui vont permettre l'obtention de sels de hautes puretés. L'enjeu est de réduire les coûts de séparation pour obtenir des produits commercialisables par un procédé à faible impact environnemental Le CEA LITEN a récemment identifié une nouvelle voie de précipitation oxydante qui permet d'atteindre des sélectivités comparables à des procédés préconisés pour leur sélectivité d'extraction (l'extraction liquide/liquide, les résines échangeuses d'ions, etc.) .Cela ouvre une nouvelle voie qui n'impose ni solvant, ni consommable, ni produits dangereux pour l'homme et l'environnement. Bien qu'efficace, l'obtention des puretés grade batteries > 99,99%, impose la maîtrise et la connaissance des processus mis en jeu. Un mécanisme catalytique opère entre les ions cobalt et les espèces persulfates, lequel s'apparente à un mécanisme de type Fenton. Il découle une boucle redox à l'origine de l'efficacité et sélectivité du procédé. Dans cette thèse, il est question d'étudier et d'identifier les intermédiaires réactionnels et leurs influences à l'aide d'ultramicroélectrodes (UME). L'utilisation d'UME est adaptée à la détection efficace et sensible d'intermédiaires réactionnels dont la durée de vie est courte et la quantité faible. Le couplage de la précipitation oxydante à des outils spectroscopiques sera considéré. Ces résultats viseront à l'amélioration de l'efficacité et de sélectivité de traitement pour une simplification des procédés hydrométallurgiques, une diminution des coûts économiques et des impacts environnementaux.

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