Cette recherche porte sur l’extraction de métaux par lixiviation acide des matériaux de cathode des batteries lithium-ion, essentielles à la transition énergétique. L’étude s’est intéressée à deux types de matériaux de cathode, le lithium nickel manganèse cobalt oxyde (NMC) et le lithium fer phosphate (LFP), étudiés séparément et en mélange.
Dans un premier temps, l’effet de la concentration en H2SO4, du rapport solide-liquide (S/L) et de l’ajout de H2O2 a été étudié sur des matériaux purs. Les résultats montrent que la concentration en H2SO4 (2–6 M) a peu d’influence, tandis qu’une augmentation du rapport S/L réduit l’efficacité de lixiviation. L’ajout de H2O2 (0,68 M) améliore nettement la dissolution des métaux de transition du NMC (Mn, Ni, Co), mais son effet sur le LFP reste limité, sauf à S/L élevé où une sélectivité apparaît.
La deuxième partie a porté sur la lixiviation de mélanges NMC et LFP. Les conditions optimales ont permis d’atteindre près de 100 % d’efficacité pour la dissolution des métaux de grande valeur (Ni, Co, Mn et Li), tout en récupérant du phosphate de fer (FePO4) sous une forme réutilisable, confirmé par les analyses DRX, MEB et EDS.
Enfin, l’effet des ions ferreux et ferriques a été examiné. L’ajout de FeSO4 favorise la réduction et la dissolution complète du NMC, tout en augmentant la formation de FePO4.
Dans l’ensemble, ce travail démontre le potentiel de procédés de lixiviation sélective appliqués aux mélanges NMC–LFP avec H2SO4 et réducteurs, permettant à la fois la dissolution complète du NMC et la récupération de FePO4 orthorhombique, réutilisable dans de nouvelles batteries lithium-ion et contribuant à une économie circulaire.
Thèse de doctorat en sciences de l’énergie et des matériaux soutenue le 22 septembre 2025.
Membres du jury
Professeur Jacques Huot, directeur de recherche
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeure Samaneh Shahgaldi, Présidente
Université du Québec à Trois-Rivières
Professeur Jean-François Blais, Membre externe
Institut national de la recherche scientifique
Chercheur Bernard Tougas, Membre externe
Centre de recherche d’Hydro-Québec
