La cathode est une merveille de chorégraphie moléculaire. La puissance d’une batterie et sa durée de vie dépendent de son réseau d’atomes métalliques, c’est-à-dire de sa capacité à capturer et à libérer des ions lithium. Pendant des décennies, les ingénieurs ont travaillé avec des conceptions qui facilitent ce mouvement. Et ils sont devenus plutôt bons, si les véhicules électriques et les téléphones d’aujourd’hui sont un baromètre. Mais la cathode est aussi l’endroit où les choses à l’intérieur de la batterie tournent généralement mal. Cette structure immaculée, si astucieusement arrangée, commence à perdre son intégrité. Les ions se détachent ou se bouchent. Juste comme ça, la durée de vie de votre batterie va kaput.
Mais même lorsque la structure échoue, les atomes à l’intérieur de la cathode n’ont pas changé. C’est pourquoi, en théorie, il devrait être possible de les réutiliser. “Un atome de métal est un atome de métal”, déclare Alan Nelson, vice-président senior pour les matériaux de batterie chez Redwood Materials, une entreprise spécialisée dans le recyclage. “Cet élément ne sait pas s’il était auparavant dans une batterie ou s’il était dans une mine.” C’est potentiellement une bonne chose, car bon nombre de ces atomes, y compris des métaux comme le cobalt et le nickel, sont rares et ne se trouvent en quantités importantes que dans des endroits où leur exploitation entraîne des coûts écologiques et humains importants. Aujourd’hui, la société de Nelson a publié les résultats de tests effectués au laboratoire national d’Argonne comparant des matériaux recyclés à des matériaux vierges. Ceux-ci suggèrent qu’il est vrai qu’un atome est un atome ; les performances des deux matériaux étaient presque exactement les mêmes.
Redwood est l’une des nombreuses entreprises qui tentent de transformer un approvisionnement en vieilles batteries en matériaux pour les nouvelles. C’est un fruit à portée de main, dans le sens où cela implique d’utiliser des déchets et pourrait atténuer une partie de la pression sur les nouvelles mines. Mais l’année dernière, la société, qui vendait à l’origine ses matières premières recyclées à d’autres fournisseurs, a pris la décision inhabituelle d’annoncer son intention de produire ses propres matériaux cathodiques, puis a choisi un site à l’extérieur de Reno, dans le Nevada, où elle dépenserait 3,5 milliards de dollars. 10 ans sur une usine neuve. La société affirme qu’elle prévoit de produire suffisamment de matériau cathodique (ainsi que de feuille d’anode en cuivre) pour 100 GWh de cellules de batterie d’ici 2025, soit à peu près l’équivalent de ce que CATL, le principal fabricant de batteries en Chine, a produit l’année dernière.
C’est en quelque sorte un départ pour l’industrie américaine des batteries. Malgré une vague d’annonces de fabrication, soutenues en partie par les dépenses d’infrastructure et les dispositions climatiques de la loi sur la réduction de l’inflation, la plupart se sont concentrées sur les étapes les plus proches des constructeurs automobiles et des consommateurs, comme l’assemblage des cellules et des packs de batteries. Entre-temps, les États-Unis ont eu du mal à développer des industries situées plus profondément dans la chaîne d’approvisionnement, de l’exploitation minière qui extrait des minéraux clés tels que le lithium et le cobalt au traitement intensif qui les transforme en composants comme la cathode. La plupart de cela se fait ailleurs. Selon Benchmark Mineral Intelligence, un groupe qui étudie la chaîne d’approvisionnement des batteries, la Chine fabrique actuellement 78 % des matériaux cathodiques du monde, et cette part devrait atteindre 90 % d’ici 2030, malgré les efforts des États-Unis pour investir dans l’approvisionnement national en batteries. Chaînes.
L’une des raisons pour lesquelles les entreprises chinoises restent si dominantes est qu’elles ont une boucle fermée de production de batteries, explique Hans Eric Melin, fondateur de Circular Energy Storage, un cabinet de conseil qui suit le recyclage des batteries. Avoir une production de cellules de batterie à la maison signifie qu’il est possible de décomposer les déchets et de remettre rapidement les métaux précieux en production. La chaîne d’approvisionnement complexe qui affine les métaux bruts en cette structure de cathode cristalline parfaite est également localisée, centralisant l’expertise et réduisant les coûts de transport.
Redwood fait partie des entreprises qui tentent de resserrer un peu la boucle de fabrication aux États-Unis. Les tests, qui ont été effectués par des chercheurs indépendants de l’Argonne National Lab, constituent une première étape dans un processus de qualification visant à rassurer les fabricants de batteries sur la qualité de ces matériaux d’occasion. Le processus commence par démonter la batterie et décomposer ses composants avec de la chaleur et des acides en composés de sulfate de métal, composés d’éléments comme le cobalt, le manganèse et le nickel.
