Evènement
Soutenance de thèse d'Insaf Gaalich
ISM - Groupe Analyse du cycle de vie et chimie durable (CyVi)
ICMCB - Groupes Fluides Supercritiques et Energie : Matériaux et Batteries
Sous la supervision de Philippe Loubet (ISM), Gilles Philippot et Jacob Olchowka (ICMCB)
Lundi 1er décembre 2025 à 14h
Amphi A, ENSMAC
La soutenance sera également retransmise par visioconférence Zoom via le lien suivant :https://u-bordeaux-fr.zoom.us/j/82337373613
Titre : Procédés solvothermaux pour le recyclage direct des batteries lithium-ion : évaluation intégrée des performances et des impacts environnementaux.
Résumé :
Les batteries Li-ion se sont imposées comme une technologie incontournable pour le stockage électrochimique de l’énergie, notamment dans le secteur de la mobilité électrique. Leur essor rapide soulève cependant deux défis majeurs : d’une part, la dépendance accrue à des matières premières critiques telles que le lithium, le cobalt, le nickel et le graphite dont l’extraction n’est pas neutre en impacts ; et d’autre part, la gestion des volumes croissants de déchets de rebuts de production et de batteries en fin de vie.
Dans ce contexte, le recyclage direct, visant à récupérer les matériaux actifs sans décomposition chimique, apparaît comme une stratégie prometteuse pour réinjecter en boucle fermée ces matériaux.
Cette thèse évalue le potentiel des procédés solvothermaux, basés sur l’utilisation de fluides supercritiques, pour le recyclage direct des électrodes de batteries Li-ion.
La question centrale est la suivante : dans quelle mesure ces procédés peuvent-ils conjuguer efficacité expérimentale, pertinence environnementale et faisabilité industrielle afin de s’inscrire durablement dans une filière circulaire ?
Dans ce contexte, l’analyse du cycle de vie (ACV), méthodologie standardisée et largement utilisée, constitue un outil adapté pour évaluer les impacts environnementaux associés à toutes les étapes du cycle de vie, y compris le recyclage des batteries.
Une première étape a consisté à réaliser une revue critique de la littérature, en particulier des ACV appliquées aux procédés solvothermaux. Ce travail a mis en évidence l’absence fréquente d’évaluations environnementales systématiques pour ces procédés souvent qualifiés de « verts », ainsi que le rôle déterminant de certains leviers d’éco-conception (consommation énergétique, choix et quantité de solvants, valorisation des sous-produits).
Le volet expérimental s’est ensuite concentré sur le développement du procédé de recyclage direct pour les électrodes positives à base de NMC (Li1-x-yNixMnyCoO2), en prenant comme étude de cas des rebuts d’électrodes. Les performances expérimentales validées dans des travaux antérieurs ont été consolidées par une ACV, confirmant la pertinence environnementale de cette approche dans une logique de boucle fermée, en comparaison avec d’autres scénarios de traitement.
Le procédé a été ensuite adapté aux électrodes négatives, avec un accent particulier sur la valorisation du graphite. Des ajustements expérimentaux ont permis de traiter aussi bien des rebuts que des matériaux issus de batteries en fin de vie, ce qui a permis d’examiner les effets du vieillissement du graphite. L’ACV associée, intégrant la valorisation du graphite, du cuivre et du lithium résiduel, a révélé un intérêt environnemental plus contrasté que pour les électrodes positives, mais a souligné l’importance stratégique du recyclage du graphite, encore marginalement étudié malgré sa contribution pouvant atteindre 18% en masse des cellules.
Enfin, une démarche prospective a été menée afin d’évaluer les conditions d’intégration industrielle du procédé. À l’échelle de la cellule complète et de la gigafactory, l’analyse a permis d’étudier l’influence du taux de rebuts et d’examiner le bénéfice environnemental potentiel du recyclage direct, tout en considérant l’amortissement de l’infrastructure. En parallèle, une analyse de sensibilité a permis d’explorer différents paramètres, intrinsèques (capacité de traitement, intensité énergétique, rendement de récupération, qualité des matériaux) et extrinsèques (mix électrique, durée de vie de l’infrastructure), afin d’identifier de manière prospective les marges de progrès et les pistes d’écoconception à privilégier.
En conclusion, ce travail montre que le recyclage direct par procédés solvothermaux peut constituer une option pertinente et adaptable pour accompagner la structuration d’une filière circulaire, à condition de réunir des volumes suffisants et de poursuivre les efforts d’écoconception en vue d’un passage à l’échelle pilote, voire industrielle.
Jury :
Dr. Philippe Loubet (Directeur de thèse - Bordeaux INP - ISM)
Dr. Gilles Philippot (Directeur de thèse - Université de Bordeaux - ICMCB)
Pr. Peggy Zwolinski (Rapporteure - Grenoble INP - G-SCOP)
Pr. Alexandre Chagnes (Rapporteur - Université de Lorraine - GeoRessources)
Pr. Bernard Lestriez (Examinateur - Nantes Université - IMN)
Dr. Caroline Mir (Examinatrice - ADEME)
Dr. Cyril Aymonier (Examinateur - CNRS - ICMCB)
Dr. Jacob Olchowka (Examinateur - CNRS - ICMCB)