Développement multi technique et multi échelle de la traçabilité géochimique du lithium présent dans les batteries

Multi-technique and multi-scale development of the geochemical traceability of lithium in batteries

• Auteur / Autrice : Alban Moradell-casellas
• Direction : Xavier Galiegue, Johann Tuduri
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences Economiques
• Date : Inscription en doctorat le 12/06/2023
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la Société : Territoires, Economie, Droit - SSTED
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LÉO - Laboratoire d'Economie d'Orléans

Mots clés

Mots clés libres

Traçabilité

Batterie

Lithium

Géochimie

Isotopes

Traceability

Battery

Lithium

Geochemistry

Isotopes

Résumé

Les batteries lithium-ion (LIB), utilisées pour alimenter les voitures électriques et stocker l'énergie stationnaire, jouent un rôle clé dans la transition énergétique. La demande en lithium (Li) va considérablement augmenter dans les prochaines années. Les attentes des consommateurs vont également augmenter en termes de garanties sur l'origine du Li et d'efforts déployés pour réduire l'impact environnemental et social lié à son extraction. La chaîne d'approvisionnement et de fabrication des LIB est très complexe et rend difficile pour les utilisateurs finaux (constructeurs automobiles, consommateurs, etc.) de s'assurer que le Li provient de sources respectueuses de l'environnement et responsables. Le but de cette thèse est de développer une approche multi technique et multi échelle, basée sur les compositions élémentaires, minéralogiques et isotopiques, afin de développer une méthode de traçabilité du Li présent dans les LIB. Il s'agira d'investiguer des techniques d'analyse comme des analyseurs mobiles et portables (e.g. XRF, LIBS) et des techniques de laboratoire plus poussées (e.g. MC-ICP-MS, LA-QQQ-ICP-MS, µLIBS). Il sera nécessaire d'étudier la variabilité des signatures entre gisements et au sein d'un même gisement et le comportement des traceurs tout au long de la chaine de production des batteries et jusqu'au recyclage.

Lithium-ion batteries (LIBs), used to power electric cars and store stationary energy, play a key role in the energy transition. The demand for lithium (Li) will increase considerably in the coming years. Consumer expectations will also increase in terms of guarantees on the origin of Li and efforts to reduce the environmental and social impact of its extraction. The supply and manufacturing chain of LIBs is very complex and makes it difficult for end-users (car manufacturers, consumers, etc.) to ensure that Li comes from environmentally friendly and responsible sources. The aim of this PhD is to develop a multi-technique and multi-scale approach, based on elemental, mineralogical and isotopic compositions, in order to develop a method for the traceability of Li present in LIBs. It will investigate analytical techniques such as mobile and portable analysers (e.g. XRF, LIBS) and more advanced laboratory techniques (e.g. MC-ICP-MS, LA-QQQ-ICP-MS, µLIBS). It will be necessary to study the variability of signatures between and within deposits and the behaviour of tracers throughout the battery production and recycling chain.