École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines- Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant-garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses 4 missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l'innovation - en un cercle vertueux et porteur d'innovation.

Son positionnement en matière de formation et de recherche la place IMT Mines Albi comme école de référence sur trois des quatre thématiques de l’IMT, à savoir l’industrie du futur responsable, l’énergie, économie circulaire et société ainsi que l’ingénierie, santé et bien-être.

IMT Mines Albi s‘est dotée en 2023 et pour une période quinquennale, d’un plan stratégique décliné en 7 grandes actions, répondant ainsi aux orientations stratégiques du groupe IMT à laquelle elle appartient.

Le Centre de Recherche RAPSODEE, Unité Mixte de Recherche CNRS, est un des trois centres de recherche d’IMT Mines. RAPSODEE est un laboratoire d’une centaine de personnes qui développe des recherches dans plusieurs domaines tels que le génie des procédés, l’énergétique et l’optimisation des systèmes énergétiques.

Le nombre croissant de véhicules électriques et d'appareils électroniques pose un sérieux défi en matière de gestion des déchets aux entreprises de recyclage, notamment les batteries en fin de vie. Ces batteries usagées représentent également une opportunité sur le plan économique et pour sécuriser les chaînes d'approvisionnement, car les fabricants ont besoin d'accéder à des éléments stratégiques et à des matériaux critiques pour fabriquer de nouvelles batteries : le recyclage de batteries lithium-ion usagées pourrait constituer une précieuse source de matière première secondaire, susceptible de remplacer l'extraction de métaux dans la nature. Le procédé hydrométallurgique actuel de recyclage des batteries lithium-ion usagées doit être optimisé, car il nécessite actuellement de grandes quantités de produits chimiques, notamment des acides forts et des bases fortes.

L'objectif global de ce projet est de recycler les batteries lithium-ion usagées avec un impact environnemental moindre, en se concentrant sur l'extraction du lithium et la production de carbonate de lithium, un précurseur des batteries lithium-ion, par le biais d'un procédé respectueux de l'environnement, ce qui pourrait également permettre de réduire le coût du procédé de recyclage hydrométallurgique actuel.

Vos activités principales seront :

Caractérisation (ICP-OES, SEM-EDS, XRD, analyse élémentaire CHNS-O) de la black masse issue de batteries lithium-ion (types NMC et LFP), fournie par un partenaire industriel.

Extraction sélective du lithium dans des conditions hydrothermales sous-critique (eau liquide sous pression à plus de 100 °C et en dessous de la température et de la pression critiques (374 °C et 221 bar).

Précipitation de carbonate de lithium (Li₂CO₃), un précurseur de batterie, à partir de l'extrait obtenu en utilisant du CO₂ sous haute pression.

Mots-clés : recyclage des batteries lithium-ion usagées, caractérisations, procédés hydrothermaux, production de carbonate de lithium

Contrainte spécifique : Manipulation de substances CMR de catégorie 2 (black mass issue de batteries lithium-ion contenant du cobalt et du nickel).

Compétences, connaissances et expériences souhaitables :

Une expérience dans le domaine des manipulations à haute pression et haute température serait très appréciée.

Des compétences en chimie analytique, notamment ICP-OES, SEM-EDS, XRD et analyses élémentaires CHNS-O sont souhaitables.

Des connaissances sur les batteries, en modélisation et en simulation (PhreeqC et Aspen Plus pour la solubilisation des minéraux en phase aqueuse à l'équilibre thermodynamique) seraient un atout supplémentaire.

Capacités et aptitudes :

Goût pour le travail expérimental.

Maîtrise de l'anglais (lecture, écriture et expression orale).

Capacité à rédiger des articles scientifiques et à présenter des exposés lors de conférences.

Capacité à travailler de manière autonome et à faire preuve d'initiative.

PROFIL RECHERCHE :

Doctorat lié au génie chimique, au génie des procédés ou au génie de l'environnement.

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