Extraction au lithium durable pour les batteries EV

Dans la course à la sécurisation du lithium pour les batteries sur les véhicules électriques (EV), les chercheurs de l'Université Rice ont dévoilé une méthode d'extraction révolutionnaire qui pourrait transformer l'industrie.Leur étude, publiée dans Science Advances, démontre une utilisation innovante d'électrolytes à l'état solide (SSE) comme matériaux membranaires, atteignant une sélectivité au lithium presque parfaite dans des solutions aqueuses.

Initialement conçu pour la conduction du lithium-ion dans les batteries à l'état solide, les SSE ont été réutilisés pour permettre un niveau de séparation d'ions sans précédent.Contrairement aux membranes conventionnelles qui utilisent des pores à l'échelle nanométrique pour le transport d'ions, les SSE fonctionnent à travers un mécanisme de saut anhydre dans un réseau cristallin rigide.Cette structure bloque efficacement les ions concurrents comme le sodium et le magnésium, ne permettant que le lithium de passer.


"Le défi n'est pas seulement d'augmenter la production de lithium - il le fait de manière durable et économiquement viable", a déclaré le chercheur principal Menachem Elimelech, professeur à Rice University.

Les méthodes traditionnelles d'extraction au lithium, y compris l'exploitation minière et l'évaporation de la saumure, sont à forte intensité de ressources et nocives pour l'environnement.Les scientifiques ont exploré l'extraction directe du lithium (DLE) à partir de sources non conventionnelles comme les eaux usées industrielles et les saumures géothermiques pour résoudre ces problèmes.Cependant, les technologies DLE existantes luttent avec la sélectivité des ions, ce qui rend la séparation du lithium inefficace.

L'équipe d'Elimelech a surmonté ce défi en utilisant des membranes à base de SSE dans un système électrodialysé, où un champ électrique appliqué entraîne des ions lithiums à travers la membrane.Même dans les solutions à forte concentration d'ions concurrents, les membranes SSE ont constamment atteint des niveaux de pureté de lithium que les technologies conventionnelles n'ont pas réussi à atteindre.

"Le réseau SSE agit comme un tamis moléculaire, excluant les ions indésirables tout en permettant au lithium de passer", a expliqué Sohum Patel, premier auteur de l'étude et chercheur postdoctoral au MIT.

Au fur et à mesure que la demande de lithium augmente dans les secteurs de la DEE, de l'électronique et des énergies renouvelables, cette percée pourrait fournir une solution durable pour la récolte de lithium.En réduisant la dépendance à l'égard de l'exploitation minière et de la purification à forte intensité de produits chimiques, l'extraction à base de SSE pourrait garantir une alimentation stable au lithium avec un impact environnemental minimal.Au-delà du lithium, les chercheurs pensent que les membranes SSE pourraient inspirer de nouvelles technologies pour extraire d'autres éléments critiques, ouvrant la voie à une récupération plus durable des ressources.