Antonella Cristiano-Tassi, ingénieure chercheuse à la R&D d’EDF, a contribué à une publication parue dans la revue Nature Communications. Cet article témoigne d’une recherche innovante pour garantir l’origine des matériaux utilisés dans les batteries lithium-ion.
Connaissez-vous l’auteure ?
Avec une formation initiale en chimie, physico-chimie de matériaux, et nouvelles technologies (comme les nanomatériaux), Antonella Cristiano-Tassi rejoint la R&D en 2010. Depuis 2018, elle travaille au sein de l’équipe « Technologies de Batteries » du département LME (Laboratoires des Matériels Électriques). En août 2022, en partenariat avec le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières), elle contribue à une publication scientifique sur le sujet de la traçabilité chimique et isotopique des métaux critiques nécessaires aux batteries lithium-ion.
Publication dans la revue Nature Communications
Retracer l'origine du lithium dans les batteries lithium-ion à l'aide d'isotopes du lithium
Pourquoi le groupe EDF s’intéresse à ce sujet ?
Les batteries lithium-ion rechargeables jouent un rôle central dans le développement des véhicules électriques et la décarbonation de la production d’électricité en favorisant notamment le déploiement des énergies renouvelables intermittentes. La demande en lithium augmentera considérablement dans les années à venir, en raison du développement très rapide de la mobilité électrique, l’Union Européenne interdisant la vente des véhicules thermiques neufs à compter de 2035, et des besoins en stockage stationnaire, dont le marché devrait être multiplié par 7 d’ici 2030*. En parallèle, les attentes des consommateurs vont également s'accroître en termes de garanties sur l'origine du lithium et d'efforts déployés pour réduire l'impact environnemental et social potentiellement associé à son extraction. Aujourd'hui, la chaîne d'approvisionnement de l'industrie des batteries lithium-ion est très complexe car elle comporte de nombreuses étapes (exploitation minière, extraction et raffinage, synthèse du matériau actif de la cathode, fabrication et assemblage des composants de la batterie), qui se déroulent généralement dans des pays différents. Par conséquent, cela est difficile pour les utilisateurs finaux de s'assurer que le lithium provient de sources respectueuses environnementalement et socialement. En tant qu’exploitant responsable de solutions de stockage d’énergie, le groupe EDF s’implique sur ce sujet à fort enjeu.
* source : Cabinet Wood Mackenzie
Publication
Actuellement, les constructeurs automobiles explorent l'utilité de la blockchain pour contrôler les chaines d’approvisionnement du lithium : cette technologie permet de stocker, transmettre et suivre en temps réel des informations de façon transparente, sécurisée et sans organe central de contrôle. L’article présente une approche différente et expose une méthode géochimique innovante basée sur l'analyse des isotopes du lithium des matériaux bruts et transformés.
Qu’est-ce qu’un isotope ?
Deux atomes sont isotopes lorsqu’ils possèdent le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Les isotopes d’un élément conservent les propriétés chimiques de celui-ci, mais ont des propriétés physiques différentes.
Carte de la production mondiale de lithium en 2020 et localisation des entreprises d'extraction et de raffinage de lithium étudiées dans cette étude
Desaulty, AM., Monfort Climent, D., Lefebvre, G. et al. Tracing the origin of lithium in Li-ion batteries using lithium isotopes. Nat Commun 13, 4172 (2022).
doi.org/10.1038/s41467-022-31850-y.
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Les résultats de l’étude montrent que les empreintes des isotopes du lithium, à l’instar des empreintes digitales, sont un outil utile pour déterminer l'origine du lithium dans les batteries lithium-ion. Le principe de cette méthode d'analyse est le même que celui utilisé pour la traçabilité de l'or et du coltan, et permet de vérifier si le produit correspond à son origine déclarée en comparant l'échantillon en question avec des échantillons de référence d'origine connue stockés dans des bases de données. La signature isotopique du lithium étant conservée du sel de lithium à la batterie, il est possible de développer ce contrôle tout au long de la chaîne de valeur. Cette méthode permet de vérifier et d'auditer la blockchain, assurant ainsi son contrôle.
Comment EDF va pouvoir utiliser les travaux de cette publication ?
La méthode étudiée, basée sur les empreintes isotopiques du lithium, peut aider à contrôler et certifier l'origine et le commerce de la production de lithium. Elle constitue une approche indépendante, fiable et infalsifiable pour auditer le système de traçabilité documentaire recherché par les utilisateurs finaux. La mise en œuvre d'un tel système de certification pour le lithium favorisera le développement d'un approvisionnement responsable, durable et stable en matières premières pour les batteries, garantissant ainsi le respect des droits de l'homme et la préservation de l'environnement tout au long de la chaîne de valeur.
Co-auteurs de la publication
- Anne-Marie Desaulty, Daniel Monfort Climent, Gaétan Lefebvre, Sébastien Perret, Catherine Guerrot, David Peralta & Anthony Urban
- Porteur principal de l’étude : BRGM
- Autres partenaires : Université Grenoble-Alpes, CEA-Liten (Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux)
Domaine de la publication : Ressources minérales, batterie, stockage
Nature Communications est une revue scientifique à comité de lecture, en accès libre, de très grand niveau scientifique, publiée depuis 2010 par Nature Research. Cette revue est multidisciplinaire et couvre les domaines de recherche en sciences naturelles, dont la physique, la chimie, les sciences de la terre, la médecine et la biologie.
Impact Factor 2022 : 16.6